java怎么升级系统框架(简单的java程序代码)


1.锁升级的4种状态

无锁状态

偏向锁状态

轻量级锁状态

重量级锁状态

2.整体的流程图

3.详细介绍

偏向锁状态

原因:

大多数时候是不存在锁竞争的,常常是一个线程多次获得同一个锁,因此如果每次都要竞争锁会增大很多没有必要付出的代价,为了降低获取锁的代价,才引入的偏向锁。

升级:

当线程1访问代码块并获取锁对象时,会在java对象头和栈帧中记录偏向的锁的threadID,因为偏向锁不会主动释放锁,因此以后线程1再次获取锁的时候,需要比较当前线程的threadID和Java对象头中的threadID是否一致,如果一致(还是线程1获取锁对象),则无需使用CAS来加锁、解锁;

如果不一致,那么需要查看Java对象头中记录的线程1是否存活,如果没有存活,那么锁对象被重置为无锁状态,其它线程(线程2)可以竞争将其设置为偏向锁;

如果存活,那么立刻查找该线程(线程1)的栈帧信息,如果还是需要继续持有这个锁对象,那么暂停当前线程1,撤销偏向锁,升级为轻量级锁,如果线程1不再使用该锁对象,那么将锁对象状态设为无锁状态,重新偏向新的线程。

轻量级锁状态

原因:

轻量级锁考虑的是竞争锁对象的线程不多,而且线程持有锁的时间也不长的情景。因为阻塞线程需要CPU从用户态转到内核态,代价较大,如果刚刚阻塞不久这个锁就被释放了,那这个代价就有点得不偿失了,因此这个时候就干脆不阻塞这个线程,让它自旋这等待锁释放。

升级:

线程1获取轻量级锁时会先把锁对象的对象头MarkWord复制一份到线程1的栈帧中创建的用于存储锁记录的空间(称为DisplacedMarkWord),然后使用CAS把对象头中的内容替换为线程1存储的锁记录(DisplacedMarkWord)的地址;

如果在线程1复制对象头的同时(在线程1CAS之前),线程2也准备获取锁,复制了对象头到线程2的锁记录空间中,但是在线程2CAS的时候,发现线程1已经把对象头换了,线程2的CAS失败,那么线程2就尝试使用自旋锁来等待线程1释放锁。

但是如果自旋的时间太长也不行,因为自旋是要消耗CPU的,因此自旋的次数是有限制的,比如10次或者100次,如果自旋次数到了线程1还没有释放锁,或者线程1还在执行,线程2还在自旋等待,这时又有一个线程3过来竞争这个锁对象,那么这个时候轻量级锁就会膨胀为重量级锁。重量级锁把除了拥有锁的线程都阻塞,防止CPU空转。

4.对象头布局

对象头:比如 hash码,对象所属的年代,对象锁,锁状态标志,偏向锁(线程)ID,偏向时间,数组长度(数组对象)等

实例数据:即创建对象时,对象中成员变量,方法等

对齐填充:对象的大小必须是8字节的整数倍

Mark Word

以32位JVM中存储内容为例:

锁状态 25 bit 4bit 1bit 2bit
锁标志位
是否是偏向锁
23bit 2bit
GC标记 11
重量级锁 指向重量级锁Monitor的指针(依赖Mutex操作系统的互斥) 10
轻量级锁 指向线程栈中锁记录的指针pointer to Lock Record 00
偏向锁 线程ID Epoch 对象分代年龄 1 01
无锁 对象的hashCode 对象分代年龄 0 01

补充:这里的例子是32位系统,不同位数的系统对象头略有不同

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