一夜搞懂 JVM 執行緒安全與鎖優化

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之前我們學習了記憶體模型和執行緒，了解了jmm和執行緒，初步**了jvm怎麼實現併發，而本篇文章，我們的關注點是jvm如何實現高效

其中執行緒安全問題是我們最關心的問題之一，我們接下來主要就圍繞著執行緒安全的問題來展開。

2.1.1 定義

當多個執行緒訪問乙個物件時，如果不用考慮這些執行緒在執行時環境下的排程和交替執行，也不需要進行額外的同步，或者在呼叫方進行任何其他的協調操作，呼叫這個物件的行為都可以獲得正確的結果，那這個物件是執行緒安全的

要求執行緒安全的**都必須具備乙個特徵：

**本身封裝了所有必要的正確性保障手段（如互斥同步等），令呼叫者無須關心多執行緒的問題，更無須自己採取任何措施來保證多執行緒的正確呼叫。

下面將按照執行緒安全的程度由強至弱分成五類

例子：thread類的suspend()和resume()，乙個嘗試中斷執行緒，乙個嘗試恢復執行緒，在併發條件下，有可能會造成死鎖

可分成兩大手段：

本篇重點在虛擬機器本身

​ 之前在 高階之路 | 奇妙的 thread 之旅中也提到過重入鎖的使用，相信看過的讀者還有一些印象

a.可重入**/純**b.執行緒本地儲存

2.2.1 適應性自旋

注意：自旋等待不能代替阻塞，它雖然能避免執行緒切換的開銷，但會占用處理器時間，因此自旋等待的時間必須要有一定的限度，如果自旋超過了限定的次數(預設10次)仍未成功獲鎖，就需要掛執行緒了

2.2.2 鎖消除

2.2.3 鎖粗化

2.2.4 輕量級鎖

首先先理解hotspot虛擬機器的物件頭的記憶體布局：分為兩部分

2.之後虛擬機會嘗試用cas操作將物件的mark word更新為指向lock record的指標。若更新動作成功，那麼當前執行緒就擁有了該物件的鎖，且物件mark word的鎖標誌位變為00，即處於輕量級鎖定狀態；反之，虛擬機會先檢查物件的mark word是否指向當前執行緒的棧幀，若是，則當前執行緒已有該物件的鎖，可直接進入同步塊繼續執行，否則說明改物件已被其他執行緒搶占。如下圖：

另外，如果有兩條以上的執行緒爭用同乙個鎖，那輕量級鎖就不再有效，要膨脹為重量級鎖，鎖標誌位變為10，mark word中儲存的就是指向重量級鎖的指標，後面等待鎖的執行緒也要進入阻塞狀態

q：處於輕量級鎖狀態時，會不會使用自旋鎖這個競爭機制

a：執行緒首先會通過cas獲取鎖，失敗後通過自旋鎖來嘗試獲取鎖，再失敗鎖就膨脹為重量級鎖。所以輕量級鎖狀態下可能會有自旋鎖的參與（cas將物件頭的標記指向鎖記錄指標失敗的時候）

2.2.5 偏向鎖

能夠寫出高效能、高伸縮性的併發程式是一門藝術，而了解併發在底層是如何實現的，則是掌握這門藝術的前提，也是成長為高階程式設計師的必備知識！

加油吧！騷年！以夢為馬，不負韶華！

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