揭秘锁升级真相：从源码到实战

2023-12-25 00:21:34

在计算机科学中，锁是一种用于协调多个线程或进程访问共享资源的机制。锁可以防止两个或多个线程或进程同时访问同一共享资源，从而避免数据损坏或不一致。在Java语言中，synchronized可以用来实现锁。synchronized锁有三种状态：偏向锁、轻量级锁和重量级锁。偏向锁是锁的初始状态，它是最轻量级的锁。偏向锁只能由一个线程获取，如果其他线程试图获取偏向锁，则会立即升级为轻量级锁。轻量级锁是一种比偏向锁更重量级的锁，它允许多个线程同时获取，但只有其中一个线程可以执行代码。如果多个线程试图同时执行代码，则会升级为重量级锁。重量级锁是最重量级的锁，它不允许多个线程同时获取。

在本篇文章中，我们将深入学习偏向锁升级到轻量级锁的过程。首先，我们将介绍偏向锁和轻量级锁的原理。然后，我们将通过源码分析和实战案例，演示偏向锁如何升级到轻量级锁。

偏向锁和轻量级锁的原理

偏向锁

偏向锁是一种非常轻量级的锁，它只能由一个线程获取。偏向锁的实现非常简单，它只需要在对象头中存储一个指向获取锁的线程的指针。如果其他线程试图获取偏向锁，则会立即升级为轻量级锁。

轻量级锁

轻量级锁是一种比偏向锁更重量级的锁，它允许多个线程同时获取，但只有其中一个线程可以执行代码。轻量级锁的实现比偏向锁复杂一些，它需要在对象头中存储一个指向获取锁的线程的指针，以及一个指向等待队列的指针。如果多个线程试图同时执行代码，则会升级为重量级锁。

偏向锁升级到轻量级锁的源码分析

偏向锁升级到轻量级锁的过程是在HotSpot虚拟机中实现的。当一个线程试图获取偏向锁时，虚拟机会首先检查对象头中是否存储了指向该线程的指针。如果存储了，则说明该线程已经获取了偏向锁，可以直接执行代码。如果对象头中没有存储指向该线程的指针，则说明该线程尚未获取偏向锁，虚拟机会尝试获取偏向锁。如果成功，则将对象头中存储指向该线程的指针，并直接执行代码。如果失败，则说明其他线程已经获取了偏向锁，虚拟机会将偏向锁升级为轻量级锁。

偏向锁升级到轻量级锁的实战案例

在以下代码中，我们创建了一个名为Counter的类，并在其中定义了一个名为increment的方法。increment方法将计数器加一。我们使用synchronized关键字来保证increment方法的原子性。

public class Counter {

    private int count;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

}

在以下代码中，我们创建了两个线程，并分别调用increment方法。

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Counter counter = new Counter();

        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                counter.increment();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                counter.increment();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

        thread1.join();
        thread2.join();

        System.out.println(counter.count);
    }

}