Synchronized轻量级锁源码分析

通过CAS尝试将Mark Word更新为指向Lock Record的指针，如果更新成功，表示竞争到锁

ReadStableMark(object) ;      

锁膨胀的过程，该方法返回一个ObjectMonitor对象，然后调用其enter方法

false

取出栈帧中保存的mark word

true

object->release_set_mark(markOopDesc::encode(m));

Lock Record

把markword保存到BasicLock对象的_displaced_header字段

displaced word

00

轻量级锁释放真正逻辑

Object

CAS设置状态为膨胀中

CAS 设置锁对象mark word为重量级锁状态

判断当前是否为重量级锁状态，即Mark Word的锁标识位为 10，如果已经是重量级锁状态直接返回

objectMonitor.cpp#ObjectMonitor::enter

ptr_to_lock_record

obj

轻量级锁膨胀流程如下：1.调用omAlloc分配一个ObjectMonitor对象，在omAlloc方法中会先从线程私有的monitor集合omFreeList中分配对象，如果omFreeList中已经没有monitor对象，则从JVM全局的gFreeList中分配一批monitor到omFreeList中。2.初始化monitor对象3.将状态设置为膨胀中（INFLATING）状态4.设置monitor的header字段为displaced word，owner字段为Lock Record，obj字段为锁对象5.设置锁对象头的mark word为重量级锁状态，指向第一步分配的monitor对象

CASE: stack-locked

ObjectMonitor * m = omAlloc (Self) ;m->Recycle(); m->set_header(mark);      m->set_owner(NULL);      m->set_object(object);      m->OwnerIsThread = 1 ;      m->_recursions   = 0 ;      m->_Responsible  = NULL ;      m->_SpinDuration = ObjectMonitor::Knob_SpinLimit ;

ObjectMonitor * inf = mark->monitor() ;

检查是否处于膨胀中状态（其他线程正在膨胀中），如果是膨胀中，就调用ReadStableMark方法进行等待，ReadStableMark方法执行完毕后再通过continue继续检查，ReadStableMark方法中还会调用os::NakedYield()释放CPU资源

当前轻量级锁状态，创建ObjectMonitor对象，并初始化

if (dhw == NULL)

 markOop dhw = lock->displaced_header();

markOop dmw = mark->displaced_mark_helper() ;m->set_header(dmw) ; m->set_owner(mark->locker());m->set_object(object);

如果是null，说明是重入的

通过CAS尝试把dhw替换到当前的Mark Word，如果CAS成功，说明成功的释放了锁

Atomic::cmpxchg_ptr原子操作保证只有一个线程可以把指向栈帧的指针复制到Mark Word

轻量级锁 递归锁定

Mark Word

inflate中是一个for循环，主要是为了处理多线程同时调用inflate的情况

synchronizer.cpp#ObjectSynchronizer::slow_enter

锁对象

栈帧

膨胀完成返回ObjectMonitor对象

重量级锁加锁逻辑，真正的锁竞争发生在ObjectMonitor::enter方法中

null

for (;;){}

判断mark是否为无锁状态：mark的偏向锁标志位为 0，锁标志位为 01

将锁对象mark word设置为重量级锁状态

CAS失败，此时有竞争，开始膨胀

轻量级锁锁定过程1. 复制 mark word 到 displaced word2. CAS 替换 mark word 中的信息为指针3. 修改锁标志为 004. 将栈帧中的锁记录的 obj指向锁定的对象

无锁状态下的膨胀流程如下：1.调用omAlloc分配一个ObjectMonitor对象2.初始化monitor对象3.设置monitor的header字段为 mark word，owner字段为null，obj字段为锁对象4.设置锁对象头的mark word为重量级锁状态，指向第一步分配的monitor对象

获取当前锁对象的mark word

当字节码解释器执行monitorenter字节码轻度锁住一个对象时，就会在获取锁的线程的栈上显式或者隐式分配一个lock record。作用：持有displaced word和锁住对象的元数据；解释器使用lock record来检测非法的锁状态；隐式地充当锁重入机制的计数器；

获取指向ObjectMonitor的指针，并返回

有竞争CAS失败，释放monitor重试

if (mark->has_locker() && THREAD->is_lock_owned((address)mark->locker()))

CASE: inflated

CAS成功，设置ObjectMonitor的_header、_owner和_object

如果当前mark处于加锁状态，且mark中的ptr指针指向当前线程的栈帧，表示为重入操作，不需要竞争锁

这时候需要膨胀为重量级锁，膨胀前，设置Displaced Mark Word为一个特殊值，代表该锁正在用一个重量级锁的monitor

轻量级锁加锁过程

if (mark->is_neutral())

ObjectMonitor * m = omAlloc (Self) ;m->Recycle();          m->_Responsible  = NULL ;          m->OwnerIsThread = 0 ;          m->_recursions   = 0 ;          m->_SpinDuration = ObjectMonitor::Knob_SpinLimit ;

轻量级锁释放过程

synchronizer.cpp#ObjectSynchronizer::slow_exit

if (mark == markOopDesc::INFLATING()) 

if (mark->has_locker())

mark = object->mark() ;

mark是以下状态中的一种： Inflated（重量级锁状态）     - 直接返回Stack-locked（轻量级锁状态） - 膨胀INFLATING（膨胀中）    - 忙等待直到膨胀完成Neutral（无锁状态）      - 膨胀 BIASED（偏向锁）       - 非法状态，在这里不会出现

如果是无锁状态

直接返回

表示是重入操作，再入栈一个null到本地线程栈

ObjectSynchronizer::fast_exit

lock->set_displaced_header(mark);

将锁对象mark word设置为为重量级锁状态

if (mark->has_monitor())

CASE: inflation in progress - inflating over a stack-lock

获取锁

在该方法中会进行spin/yield/park等操作完成自旋动作

lock->set_displaced_header(markOopDesc::unused_mark())

lock->set_displaced_header(NULL);

当前是无锁状态，创建ObjectMonitor对象，并初始化