jvm专题系列-9、锁

1、线程安全示例

多线程网站统计访问人数
    使用锁，维护计数器的串行访问与安全性
多线程访问ArrayList
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public static List<Integer> numberList =new ArrayList<Integer>();
public static class AddToList implements Runnable{
    int startnum=0;
    public AddToList(int startnumber){
        startnum=startnumber;
    }
    @Override
    public void run() {
        int count=0;
        while(count<1000000){
            numberList.add(startnum);
            startnum+=2;
            count++;
        }
    }
}
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public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread t1=new Thread(new AddToList(0));
    Thread t2=new Thread(new AddToList(1));
    t1.start();
    t2.start();
    while(t1.isAlive() || t2.isAlive()){
        Thread.sleep(1);
    }
    System.out.println(numberList.size());
}
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2、对象头Mark

Mark Word，对象头的标记，32位
描述对象的hash、锁信息，垃圾回收标记，年龄
    - 指向锁记录的指针
    - 指向monitor的指针
    - GC标记
    - 偏向锁线程ID
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3、偏向锁

1）大部分情况是没有竞争的，所以可以通过偏向来提高性能
2）所谓的偏向，就是偏心，即锁会偏向于当前已经占有锁的线程
3）将对象头Mark的标记设置为偏向，并将线程ID写入对象头Mark
4）只要没有竞争，获得偏向锁的线程，在将来进入同步块，不需要做同步
5）当其他线程请求相同的锁时，偏向模式结束
6）-XX:+UseBiasedLocking
    默认启用
7）在竞争激烈的场合，偏向锁会增加系统负担

4、轻量级锁

普通的锁处理性能不够理想，轻量级锁是一种快速的锁定方法。
如果对象没有被锁定
    - 将对象头的Mark指针保存到锁对象中
    - 将对象头设置为指向锁的指针（在线程栈空间中）
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5、自旋锁

1）当竞争存在时，如果线程可以很快获得锁，那么可以不在OS层挂起线程，让线程做几个空操作（自旋）
2）JDK1.6中-XX:+UseSpinning开启
3）JDK1.7中，去掉此参数，改为内置实现
4）如果同步块很长，自旋失败，会降低系统性能
5）如果同步块很短，自旋成功，节省线程挂起切换时间，提升系统性能

6、偏向锁/轻量级锁/自旋锁总结

1）不是Java语言层面的锁优化方法
2）内置于JVM中的获取锁的优化方法和获取锁的步骤
    - 偏向锁可用会先尝试偏向锁
    - 轻量级锁可用会先尝试轻量级锁
    - 以上都失败，尝试自旋锁
    - 再失败，尝试普通锁，使用OS互斥量在操作系统层挂起

7、锁优化

7.1 减少锁持有时间

7.2 减小锁粒度

ConcurrentHashMap   
    - 若干个Segment ：Segment<K,V>[] segments
    - Segment中维护HashEntry<K,V>
    - put操作时
        - 先定位到Segment，锁定一个Segment，执行put
在减小锁粒度后， ConcurrentHashMap允许若干个线程同时进入

7.3 锁分离

根据功能进行锁分离
    ReadWriteLock
        - 读多写少的情况，可以提高性能
读写分离思想可以延伸，只要操作互不影响，锁就可以分离
    LinkedBlockingQueue
        - 队列
        - 链表

8、锁粗化

9、锁消除

public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
    long start = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0; i < CIRCLE; i++) {
        craeteStringBuffer("JVM", "Diagnosis");
    }
    long bufferCost = System.currentTimeMillis() - start;
    System.out.println("craeteStringBuffer: " + bufferCost + " ms");
}
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public static String craeteStringBuffer(String s1, String s2) {
    StringBuffer sb = new StringBuffer();
    sb.append(s1);
    sb.append(s2);     //同步操作
    return sb.toString();
}
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10、无锁