对于synchronized关键字,我们在实际使用时可能经常听说用它是一个非常重的操作,其实这个“重”是要针对JDK的版本来说的,如今JDK已经到了12版本了,其实对这个关键字一直是存在偏见的,它底层也发生了很多的变化,所以我们也得随着JDK的版本将知识进行更新才行,所以这节继续针对锁进行深入的探讨。
在JDK 1.5之前,我们若想实现线程同步,只能通过synchronized关键字这一种方式来达成;底层,Java也是通过synchronized关键字来做到数据的原子性维护的;synchronized关键字是JVM实现的一个内置锁,从底层角度来说,这种锁的获取和释放都是由JVM帮助我们隐式实现的。
在JDK 1.5开始,并发包引入了Lock锁,如:
其中有很多子类的实现,有一个比较常用的锁是可重入锁,如下:
,Lock同步锁是基于Java来实现的,因此锁的获取与释放都是通过Java代码来实现与控制的;然而synchronized是基于底层操作系统的Mutex Lock来实现的,每次对锁的获取与释放动作都会带来用户态与内核态之间的切换,这种切换会极大地增加系统的负担;在并发量较高时,也就是说锁的竞争比较激烈的时候,synchronized锁在性能上的表现就非常差【这也是很多人认为使用synchronized关键字的性能不太好的原因】。
但是!!从JDK1.6开始,synchronized锁的实现发生了很大的变化;JVM引入了相应的优化手段来提升synchronized锁的性能,这种提升涉及到偏向锁、轻易级锁、重量级锁等,从而减少锁的竞争所带来的用户态与内核态之间的切换;这种锁的优化实际上是通过Java对象头【这个在JVM的学习中已经学习过了】中的一些标志位来去实现的;对于锁的访问与改变,实际上都与Java对象头息息相关。
从JDK 1.6开始,对象实例在堆当中会被划分为三个组成部分:对象头、实例数据与对齐填充。
对象头主要也是由三块内容构成:
1、Mark Word【这是我们现在要探讨的东东】
2、指向类的指针
3、数组长度
其中Mark Word(这记录了对象、锁及垃圾回收相关的信息,在64位的JVM中,其长度也是64bit)的位信息包括了如下组成部分:
1、无锁标记
2、偏向锁标记
3、轻量级锁标记
4、重量级锁标记【这就是通常意义上我们理解的synchronized的情况,认为它是很重的,从用户态转向内核态】
5、GC标记
对于synchronized锁来说,锁的升级主要是通过Mark Word中的锁标志位与是否是偏向锁标志位来达成的;synchronized关键字所对应的锁都是先从偏向锁开始,随着锁竞争的不断升级,逐步演化至轻量级锁,最后则变成了重量级锁。
对于锁的演化来说,它会经历如下阶段:
无锁 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁