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java并发之彻底搞懂偏向锁升级为轻量级锁

甜菜波波      2022-04-06     423

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网上有许多讲偏向锁，轻量级锁的文章，但对偏向锁如何升级讲的不够明白,有些文章还相互矛盾,经过对jvm源码(biasedLocking.cpp)的仔细分析和追踪,基本升级过程有了一个清晰的过程,现将升级流程阐述如下:

     因为偏向锁，锁住对象时，会写入对象头相应的标识，我们先把对象头(官方叫法为:Mark Word)的图示如下(借用了网友的图片):

      技术分享图片

    通过上面的图片，我们可以知道，对象处于偏向锁时,mark word中的偏向锁标记为1,锁标志位为01;下面是分析过jvm源码(biasedLocking.cpp)解析的偏向锁升级流程(忽略一些细节)，示例中:线程1当前拥有偏向锁对象,线程2是需要竞争到偏向锁。

  1. 线程2来竞争锁对象;
  2. 判断当前对象头是否是偏向锁;
  3. 判断拥有偏向锁的线程1是否还存在;
  4. 线程1不存在,直接设置偏向锁标识为0(线程1执行完毕后,不会主动去释放偏向锁);
  5. 使用cas替换偏向锁线程ID为线程2,锁不升级，仍为偏向锁;
  6. 线程1仍然存在,暂停线程1；
  7. 设置锁标志位为00(变为轻量级锁),偏向锁为0;
  8. 从线程1的空闲monitor record中读取一条,放至线程1的当前monitor record中;
  9. 更新mark word，将mark word指向线程1中monitor record的指针;
  10. 继续执行线程1的代码;
  11. 锁升级为轻量级锁;   
  12. 线程2自旋来获取锁对象;
   上面仍有一个问题，即如何判断线程1已经不存在了?
        仍然是分析完jvm源码(thread.cpp)后,得到的如下结论:
           (1) 线程执行start时，会将自己写入一个thread_list中,这是一个linked结构，有pre和next节点;
                        对应源码位置:
                               void Threads::add(JavaThread* p, bool force_daemon) {
  // The threads lock must be owned at this point
  assert_locked_or_safepoint(Threads_lock);
  // See the comment for this method in thread.hpp for its purpose and
  // why it is called here.
  p->initialize_queues();
  p->set_next(_thread_list);
  _thread_list = p;
  _number_of_threads++;
  oop threadObj = p->threadObj();
  bool daemon = true;
  // Bootstrapping problem: threadObj can be null for initial
  // JavaThread (or for threads attached via JNI)
  if ((!force_daemon) && (threadObj == NULL || !java_lang_Thread::is_daemon(threadObj))) {
        _number_of_non_daemon_threads++;
        daemon = false;
  }
  p->set_safepoint_visible(true);
  ThreadService::add_thread(p, daemon);
    // Possible GC point.
  Events::log(p, "Thread added: " INTPTR_FORMAT, p);
   }
           (2)线程执行完后,会将自己从thread list中清理掉(源码位置: Threads::remove(this));
       因此只需判断thread list中是否存在线程1即可,判断源代码(位于biasedLocking.cpp中 )如下:
             bool thread_is_alive = false;
 if (requesting_thread == biased_thread) {
       thread_is_alive = true;
 } else {
     for (JavaThread* cur_thread = Threads::first(); cur_thread != NULL; cur_thread = cur_thread->next()) {
              if (cur_thread == biased_thread) {
                    thread_is_alive = true;
                    break;
              }
          }

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