Java小案例-Synchronized真的很重量级吗?

2023-12-29 17:20

本文主要是介绍Java小案例-Synchronized真的很重量级吗?,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

前言

synchronized 是java中常见的保证多线程访问共享资源时的安全的一个关键字。很多人在讲到synchronized 时都说synchronized 是一把重量级的锁,那么synchronized 真的很重么?

synchronized 在jdk 1.6以前(不包括1.6)的确是一把很重的锁,每次使用锁的时候都是直接向操作系统请求的,所以效率低,且占资源,但是在jdk1.6以后,jvm对synchronized 进行了优化,加入了锁升级的功能,使得synchronized 在一些情况下并不是一把重量级的锁,而是一个很轻的一把锁。

一、锁升级

锁升级其实是指,随着多线程并发加锁的程度提高而相应的对锁的状态的升级,可以分为:偏向锁、轻量级锁、自旋锁、重量级锁;

偏向锁

偏向锁不是一把锁,而是代表了当前synchronized 锁状态。偏向锁是一把很轻的锁,当只有一个来线程加锁的时候,此时synchronized 锁就会变成偏向锁,偏向锁代表这个锁偏向这个线程,就是说当这个线程再次来加锁的时候,不需要再向操作系统申请资源,而是很快就能获取到锁,减少了申请锁的开销。

为什么需要偏向锁。因为在大多数情况下,多线程竞争同一把锁的情况是很少的,那么在没有多线程并发竞争的情况下,其实没必要再去向系统申请重量级锁了,我就用目前这把偏向锁就够了,因为申请重量级会耗费比较大的资源。

轻量级锁

当随着更多线程来加锁的时候,偏向锁就会无法满足使用的条件了,因为偏向锁认为加锁的线程只有一个。

那么多线程加锁有可能会出现这种情况。当会有两个及以上的线程来加锁,但是没有出现同时来竞争锁的情况,也就是说虽然有多个线程来加锁,可能会出现A线程加完锁之后释放了锁,此时B来加锁,发现并没有线程持有锁,也就说没有线程跟B来竞争,也就相当于多线程来交替加锁的情况。当出现这种情况的时候,偏向锁就会升级为轻量级锁。轻量级锁就是指虽然可能会出现多线程来加锁的情况,但是并不存在锁竞争的情况,并不会存在锁冲突。

自旋锁

上面说到随着加锁的线程变多,出现了多线程交替加锁的情况,偏向锁会升级为轻量级锁,但是随着并发加锁的线程越来越多,出现了多个线程同时来加锁的情况,也就不是交替加锁,那么此时轻量级锁已经不适合使用了,但是jvm为了防止锁直接升级为重量级锁(因为挂起线程和恢复线程的操作都需要转入到内核态中完成,这些操作给系统的并发性能带来很大的压力),加入了线程自旋的机制。所谓的自旋就是虽然加锁失败了,但是有可能出现其他线程很快就释放锁的情况,那么就尝试不断的自旋来尝试加锁,而不是直接将锁升级为重量级锁。

自旋锁的好处就是用来减少操作系统的压力。

重量级锁

但是随着加锁的线程不断增多,自旋了一定的时间或者次数也没有成功加锁,那么锁就会升级为重量级锁,因为自旋会消耗cpu,一直这么自旋也不是很好的选择,所以就会升级为重量级锁。升级为重量级锁之后,所有来加锁的线程加锁失败之后,就会加入等待的队列中,等待别的线程释放锁之后再进行锁的竞争。

通过以上的分析,我们也看出了,synchronized 在最开始的时候并不是上来就是一把重量级的锁,而是随着多线程并发竞争锁的激烈程度的提高来不断的升级,慢慢变成重量级锁,在整个升级的过程会经历偏向锁、轻量级锁、自旋锁、重量级锁的过程。

二、锁消除

先来看一段代码

public class SynchronizedDemo {
    public static void main(String[] args) {        Object monitor = new Object();        synchronized (monitor){            System.out.println("加锁成功....");        }    }}

通过上面代码我们可以看出,synchronized 的锁对象其实是方法的一个局部变量,那么对于这种情况,不会出现多线程竞争同一把Object 对象锁的情况,那么在运行的时候就会忽略这个synchronized 加锁的过程。

说的官方一点就是指虚拟机即时编译器在运行时,对一些代码上要求同步,但是被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行消除。

三、锁粗化

public class SynchronizedDemo {
    private static final Object MONITOR = new Object();
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {            synchronized (MONITOR) {                System.out.println("加锁成功....");            }        }    }}

通过这段代码的分析,可以看出,循环内部每次都对同一个对象进行加锁和解锁,对于这种一串零碎的操作都对同一个对象加锁情况,虚拟机将会把加锁同步的范围扩展 (粗化)到整个操作序列的外部。以上述代码为例,也就是扩展到把for循环这个操作加锁,这样只需要加锁一次就可以了。

总结

所以,通过本篇文章可以看出,jdk对synchronized 其实进行了一系列的优化来尽可能减少加锁时对于性能的消耗,包括锁升级、锁消除、锁粗化。希望通过本篇文章可以让你对synchronized 底层又有一个全新的认识。

联系方式

关于文章中大家有任何疑问可以通过关注公众号《编程乐学》进行留言,同时,公众号还有更多有趣的项目以及关于学习编程的笔记资料大家可以看看,欢迎大家进行留言。

这篇关于Java小案例-Synchronized真的很重量级吗?的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/550143

相关文章

JAVA保证HashMap线程安全的几种方式

《JAVA保证HashMap线程安全的几种方式》HashMap是线程不安全的,这意味着如果多个线程并发地访问和修改同一个HashMap实例,可能会导致数据不一致和其他线程安全问题,本文主要介绍了JAV... 目录1. 使用 Collections.synchronizedMap2. 使用 Concurren

Java Response返回值的最佳处理方案

《JavaResponse返回值的最佳处理方案》在开发Web应用程序时,我们经常需要通过HTTP请求从服务器获取响应数据,这些数据可以是JSON、XML、甚至是文件,本篇文章将详细解析Java中处理... 目录摘要概述核心问题:关键技术点:源码解析示例 1:使用HttpURLConnection获取Resp

Java的栈与队列实现代码解析

《Java的栈与队列实现代码解析》栈是常见的线性数据结构,栈的特点是以先进后出的形式,后进先出,先进后出,分为栈底和栈顶,栈应用于内存的分配,表达式求值,存储临时的数据和方法的调用等,本文给大家介绍J... 目录栈的概念(Stack)栈的实现代码队列(Queue)模拟实现队列(双链表实现)循环队列(循环数组

Java中Switch Case多个条件处理方法举例

《Java中SwitchCase多个条件处理方法举例》Java中switch语句用于根据变量值执行不同代码块,适用于多个条件的处理,:本文主要介绍Java中SwitchCase多个条件处理的相... 目录前言基本语法处理多个条件示例1:合并相同代码的多个case示例2:通过字符串合并多个case进阶用法使用

Java中的Lambda表达式及其应用小结

《Java中的Lambda表达式及其应用小结》Java中的Lambda表达式是一项极具创新性的特性,它使得Java代码更加简洁和高效,尤其是在集合操作和并行处理方面,:本文主要介绍Java中的La... 目录前言1. 什么是Lambda表达式?2. Lambda表达式的基本语法例子1:最简单的Lambda表

Java中Scanner的用法示例小结

《Java中Scanner的用法示例小结》有时候我们在编写代码的时候可能会使用输入和输出,那Java也有自己的输入和输出,今天我们来探究一下,对JavaScanner用法相关知识感兴趣的朋友一起看看吧... 目录前言一 输出二 输入Scanner的使用多组输入三 综合练习:猜数字游戏猜数字前言有时候我们在

Spring Security+JWT如何实现前后端分离权限控制

《SpringSecurity+JWT如何实现前后端分离权限控制》本篇将手把手教你用SpringSecurity+JWT搭建一套完整的登录认证与权限控制体系,具有很好的参考价值,希望对大家... 目录Spring Security+JWT实现前后端分离权限控制实战一、为什么要用 JWT?二、JWT 基本结构

java解析jwt中的payload的用法

《java解析jwt中的payload的用法》:本文主要介绍java解析jwt中的payload的用法,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录Java解析jwt中的payload1. 使用 jjwt 库步骤 1:添加依赖步骤 2:解析 JWT2. 使用 N

springboot项目如何开启https服务

《springboot项目如何开启https服务》:本文主要介绍springboot项目如何开启https服务方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录springboot项目开启https服务1. 生成SSL证书密钥库使用keytool生成自签名证书将

Java实现优雅日期处理的方案详解

《Java实现优雅日期处理的方案详解》在我们的日常工作中,需要经常处理各种格式,各种类似的的日期或者时间,下面我们就来看看如何使用java处理这样的日期问题吧,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录前言一、日期的坑1.1 日期格式化陷阱1.2 时区转换二、优雅方案的进阶之路2.1 线程安全重构2