Java 虛擬機(jī)對鎖優(yōu)化所做的努力
作為一款公用平臺,JDK 本身也為并發(fā)程序的性能絞盡腦汁,在 JDK 內(nèi)部也想盡一切辦法提供并發(fā)時的系統(tǒng)吞吐量。這里,我將向大家簡單介紹幾種 JDK 內(nèi)部的 "鎖" 優(yōu)化策略。
1、 鎖偏向
鎖偏向是一種針對加鎖操作的優(yōu)化手段。
如果一個線程獲得了鎖,那么鎖就進(jìn)入偏向模式。當(dāng)這個線程再次請求鎖時,無須再做任何同步操作。這樣就節(jié)省了大量有關(guān)鎖申請的操作,從而提高了程序性能。
因此,對于幾乎沒有鎖競爭的場合,偏向鎖有比較紅啊的優(yōu)化效果,因?yàn)檫B續(xù)多次極有可能是同一個線程請求相同的鎖。而對于鎖競爭比較激烈的場合,其效果不佳。因?yàn)樵诟偁幖ち业膱龊?,最有可能的情況是每次都是不同的線程來請求相同的鎖。點(diǎn)擊這里了解幾種常見的鎖。
2、 輕量級鎖
如果偏向鎖失敗,即上一個請求的鎖的線程和這個線程不是同一個。偏向鎖失敗意味者不能避免做同步操作。此時,虛擬機(jī)并不會立即掛起線程。他會使用一種成為輕量級鎖的優(yōu)化手段。
輕量級鎖的操作也很方便,它只是簡單地將對象頭部作為指針,指向蚩尤鎖的線程堆棧的內(nèi)部,來判斷一個線程是否持有對象鎖。 如果線程獲得輕量級鎖成功,則可以順利進(jìn)入臨界區(qū)。如果輕量級鎖失敗,則表示其他線程搶先爭奪了鎖,那么當(dāng)前線程的鎖請求就會膨脹為重量級鎖。點(diǎn)擊這里了解幾種常見的鎖。
3、 自選鎖
鎖膨脹后,虛擬機(jī)為了避免線程真實(shí)地在操作系統(tǒng)層面掛起,虛擬機(jī)還會在做***的努力–自選鎖。由于當(dāng)前線程暫時無法獲得鎖,但是什么時候可以獲得鎖是一個未知數(shù)。也許在CPU幾個時鐘周期后,就可以得到鎖。如果這樣,簡單粗暴的掛起線程可能是一種得不償失的操作,因此系統(tǒng)會進(jìn)行一次賭注:它會假設(shè)在不久的將來,線程可以得到這把鎖。
因此虛擬機(jī)讓當(dāng)前線程做個空循環(huán),在經(jīng)過若干次循環(huán)后,如果可以得到鎖,那么就順利進(jìn)入臨界區(qū)。如果還不能得到鎖,才會真實(shí)地將線程在操作系統(tǒng)層面掛起。
4、 鎖消除
鎖消除是一種更徹底的鎖優(yōu)化。Java虛擬機(jī)在JIT編譯時,通過對運(yùn)行上下文的掃描,去除不可能存在共享資源競爭的鎖。通過鎖消除,可以節(jié)省毫無意義的請求鎖時間。
下面這種這種情況,我們使用vector, 而vector內(nèi)部使用了synchronize請求鎖。
- public String [] createStrings(){
- Vector<String> v= new Vector<String>();
- for(int i=0;i<100;i++){
- v.add(Integer.toString(i));
- }
- return v.toArray(new String[]{});
- }
由于V只在函數(shù) createStrnigs 中使用,因此它只是一個單純的局部變量。局部變量是在線程棧上分配的,屬于線程私有額數(shù)據(jù),因此不可能被其他線程訪問。所以,在這種情況下,Vector內(nèi)部所有加鎖同步都是沒有必要的。如果虛擬機(jī)檢測到這種情況,就會將這些無用的鎖操作去除。點(diǎn)擊這里了解幾種常見的鎖。
鎖消除涉及的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)為逃逸分析。所謂逃逸分析就是觀察某一個變量是否會逃出某一個作用域。在本例中,變量v顯然沒有逃出createString 函數(shù)之外。以此為基礎(chǔ),虛擬機(jī)才可以大膽的將v內(nèi)部的加鎖操作去除。如果createStrings 返回的不是String數(shù)組,而是v本身,那么就認(rèn)為變量v逃逸出了當(dāng)前函數(shù),也就是說v有可能被其他線程訪問。如是這樣,虛擬機(jī)就不能消除v中的鎖操作。
逃逸分析必須在 -server 模式下進(jìn)行,可以使用 -XX:DoEscapeAnalysis 參數(shù)打開逃逸分析,使用 -XX:+EliminateLocks 參數(shù)可以打開鎖消除。