一. 什么是鎖消除和鎖粗化?
1. 鎖消除
所消除就是虛擬機根據一個對象是否真正存在同步情況,若不存在同步情況,則對該對象的訪問無需經過加鎖解鎖的操作。
比如StringBuffer的append方法,因為append方法需要判斷對象是否被占用,而如果代碼不存在鎖競爭,那么這部分的性能消耗是無意義的。于是虛擬機在即時編譯的時候就會將上面的代碼進行優化,也就是鎖消除。
從源碼可以看出,append方法用了 synchronized關鍵字,它是線程安全的。但我們可能僅在線程內部把StringBuffer當做局部變量使用;StringBuffer僅在方法內作用域有效,不存在線程安全的問題,這時我們可以通過編譯器將其優化,將鎖消除,前提是Java必須運行在server模式,同時必須開啟逃逸分析;
其中+DoEscapeAnalysis表示開啟逃逸分析,+EliminateLocks表示鎖消除。
逃逸分析:比如上面的代碼,它要看sBuf是否可能逃出它的作用域?如果將sBuf作為方法的返回值進行返回,那么它在方法外部可能被當作一個全局對象使用,就有可能發生線程安全問題,這時就可以說sBuf這個對象發生逃逸了,因而不應將append操作的鎖消除,但我們上面的代碼沒有發生鎖逃逸,鎖消除就可以帶來一定的性能提升。
2. 鎖粗化
鎖的請求、同步、釋放都會消耗一定的系統資源,如果高頻的鎖請求反而不利于系統性能的優化,鎖粗化就是把多次的鎖請求合并成一個請求,擴大鎖的范圍,降低鎖請求、同步、釋放帶來的性能損耗。
二. 跟 Synchronized 相比,可重入鎖 ReentrantLock 其實現原理有什么不同?
1都是可重入鎖;
2ReentrantLock內部是實現了Sync,Sync繼承于AQS抽象類。Sync有兩個實現,一個是公平鎖,一個是非公平鎖,通過構造函數定義。AQS中維護了一個state來計算重入次數,避免頻繁的持有釋放操作帶來的線程問題。
3ReentrantLock只能定義代碼塊,而Synchronized可以定義方法和代碼塊;
4Synchronized是JVM的一個內部關鍵字,ReentrantLock是JDK1.5之后引入的一個API層面的互斥鎖;
5Synchronized實現自動的加鎖、釋放鎖,ReentrantLock需要手動加鎖和釋放鎖,中間可以暫停;
6Synchronized由于引進了偏向鎖和自旋鎖,所以性能上和ReentrantLock差不多,但操作上方便很多,所以優先使用Synchronized。
三. 請談談 AQS 框架是怎么回事兒
1. AQS簡介
AQS是AbstractQueuedSynchronizer的縮寫,它提供了一個FIFO隊列,可以看成是一個實現同步鎖的核心組件。
AQS是一個抽象類,主要通過繼承的方式來使用,它本身沒有實現任何的同步接口,僅僅是定義了同步狀態的獲取和釋放的方法來提供自定義的同步組件。 AQS有兩種基本功能:獨占鎖和共享鎖。
2. AQS的內部實現
AQS的實現依賴內部的同步隊列,也就是FIFO的雙向隊列,如果當前線程競爭失敗,那么AQS會把當前線程以及等待狀態信息構造成一個Node加入到同步隊列中,同時再阻塞該線程。當獲取鎖的線程釋放鎖以后,會從隊列中喚醒一個阻塞的節點(線程)。
AQS隊列內部維護的是一個FIFO的雙向鏈表,這種結構的特點是每個數據結構都有兩個指針,分別指向直接的后繼節點和直接前驅節點。所以雙向鏈表可以從任意一個節點開始很方便的范文前驅和后繼節點。每個Node其實是由線程封裝,當線程爭搶鎖失敗后會封裝成Node加入到AQS隊列中。
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