当前位置：首页 > news >正文

JUC：Synchronized和锁升级

news 来源：原创 2025/6/6 18:17:23

1. 面试题

谈谈你对Synchronized的理解
Sychronized的锁升级你聊聊
Synchronized实现原理，monitor对象什么时候生成的？知道monitor的monitorenter和monitorexit这两个是怎么保证同步的嘛？或者说这两个操作计算机底层是如何执行的
偏向锁和轻量级锁有什么区别

2. Synchronized的性能变化

Java5以前，只有Synchronized，这个是操作系统级别的重量级操作

- 重量级锁，假如锁的竞争比较激烈的话，性能下降
- Java 5之前用户态和内核态之间的转换

Java6 之后为了减少获得锁和释放锁所带来的性能消耗，引入了轻量级锁和偏向锁

3. synchronized锁种类和升级步骤

3.1 多线程访问情况

只有一个线程来访问，有且唯一Only One
有两个线程（2个线程交替访问）
竞争激烈，更多线程来访问

3.2 升级流程

Synchronized用的锁是存在Java对象头里的MarkWord中，锁升级功能主要依赖MarkWord中锁标志位和释放偏向锁标志位
锁指向，请牢记

- 偏向锁：MarkWord存储的是偏向的线程ID
- 轻量锁：MarkWord存储的是指向线程栈中Lock Record的指针
- 重量锁：MarkWord存储的是指向堆中的monitor对象（系统互斥量指针）

3.3 无锁

3.4 偏向锁

偏向锁：单线程竞争，当线程A第一次竞争到锁时，通过修改MarkWord中的偏向线程ID、偏向模式。如果不存在其他线程竞争，那么持有偏向锁的线程将永远不需要进行同步。

主要作用：

当一段同步代码一直被同一个线程多次访问，由于只有一个线程那么该线程在后续访问时便会自动获得锁
同一个老顾客来访，直接老规矩行方便

结论：

HotSpot的作者经过研究发现，大多数情况下：在多线程情况下，锁不仅不存在多线程竞争，还存在由同一个线程多次获得的情况，偏向锁就是在这种情况下出现的，它的出现是为了解决只有一个线程执行同步时提高性能。
偏向锁会偏向于第一个访问锁的线程，如果在接下来的运行过程中，该锁没有被其他线程访问，则持有偏向锁的线程将永远不需要出发同步。也即偏向锁在资源在没有竞争情况下消除了同步语句，懒得连CAS操作都不做了，直接提高程序性能。

理论落地：

技术实现：

偏向锁JVM命令：

案例演示：

偏向锁默认情况演示---只有一个线程


public class SynchronizedUpDemo {public static void main(String[] args) {/*** 这里偏向锁在JDK6以上默认开启，开启后程序启动几秒后才会被激活，可以通过JVM参数来关闭延迟 -XX:BiasedLockingStartupDelay=0*/
//        try { TimeUnit.SECONDS.sleep(5); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }Object o = new Object();synchronized (o) {System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());}}
}

偏向锁的撤销：

当有另外一个线程逐步来竞争锁的时候，就不能再使用偏向锁了，要升级为轻量级锁，使用的是等到竞争出现才释放锁的机制
竞争线程尝试CAS更新对象头失败，会等到全局安全点（此时不会执行任何代码）撤销偏向锁，同时检查持有偏向锁的线程是否还在执行：

- 第一个线程正在执行Synchronized方法（处于同步块），它还没有执行完，其他线程来抢夺，该偏向锁会被取消掉并出现锁升级，此时轻量级锁由原来持有偏向锁的线程持有，继续执行同步代码块，而正在竞争的线程会自动进入自旋等待获得该轻量级锁
- 第一个线程执行完Synchronized（退出同步块），则将对象头设置为无所状态并撤销偏向锁，重新偏向。

题外话：Java15以后逐步废弃偏向锁，需要手动开启------->维护成本高

3.5 轻量锁

概念：多线程竞争，但是任意时候最多只有一个线程竞争，即不存在锁竞争太激烈的情况，也就没有线程阻塞。

主要作用：有线程来参与锁的竞争，但是获取锁的冲突时间极短---------->本质是自旋锁CAS

轻量锁的获取：

案例演示：

自旋一定程度和次数（Java8 之后是自适应自旋锁------意味着自旋的次数不是固定不变的）：

线程如果自旋成功了，那下次自旋的最大次数会增加，因为JVM认为既然上次成功了，那么这一次也大概率会成功
如果很少会自选成功，那么下次会减少自旋的次数甚至不自旋，避免CPU空转

轻量锁和偏向锁的区别：

争夺轻量锁失败时，自旋尝试抢占锁
轻量级锁每次退出同步块都需要释放锁，而偏向锁是在竞争发生时才释放锁

3.5 重量锁

有大量线程参与锁的竞争，冲突性很高

3.6 小结

锁升级的过程

锁升级后，hashcode去哪儿了?

各种锁优缺点、synchronized锁升级和实现原理

4. JIT编译器对锁的优化

4.1 锁消除

/*** 锁消除* 从JIT角度看想相当于无视他，synchronized(o)不存在了* 这个锁对象并没有被共用扩散到其他线程使用* 极端的说就是根本没有加锁对象的底层机器码，消除了锁的使用*/
public class LockClearUpDemo {static Object object = new Object();public void m1() {//锁消除问题，JIT会无视它，synchronized(o)每次new出来的，都不存在了，非正常的Object o = new Object();synchronized (o) {System.out.println("-----------hello LockClearUpDemo" + "\t" + o.hashCode() + "\t" + object.hashCode());}}public static void main(String[] args) {LockClearUpDemo lockClearUpDemo = new LockClearUpDemo();for (int i = 0; i < 10; i++) {new Thread(() -> {lockClearUpDemo.m1();}, String.valueOf(i)).start();}}
}
/*** -----------hello LockClearUpDemo	229465744	57319765* -----------hello LockClearUpDemo	219013680	57319765* -----------hello LockClearUpDemo	1109337020	57319765* -----------hello LockClearUpDemo	94808467	57319765* -----------hello LockClearUpDemo	973369600	57319765* -----------hello LockClearUpDemo	64667370	57319765* -----------hello LockClearUpDemo	1201983305	57319765* -----------hello LockClearUpDemo	573110659	57319765* -----------hello LockClearUpDemo	1863380256	57319765* -----------hello LockClearUpDemo	1119787251	57319765*/

4.2 锁粗化

/*** 锁粗化* 假如方法中首尾相接，前后相邻的都是同一个锁对象，那JIT编译器会把这几个synchronized块合并为一个大块* 加粗加大范围，一次申请锁使用即可，避免次次的申请和释放锁，提高了性能*/
public class LockBigDemo {static Object objectLock = new Object();public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {synchronized (objectLock) {System.out.println("111111111111");}synchronized (objectLock) {System.out.println("222222222222");}synchronized (objectLock) {System.out.println("333333333333");}synchronized (objectLock) {System.out.println("444444444444");}//底层JIT的锁粗化优化synchronized (objectLock) {System.out.println("111111111111");System.out.println("222222222222");System.out.println("333333333333");System.out.println("444444444444");}}, "t1").start();}
}

JUC：Synchronized和锁升级

1. 面试题谈谈你对Synchronized的理解Sychronized的锁升级你聊聊Synchronized实现原理，monitor对象什么时候生成的？知道monitor的monitorenter和monitorexit这两个是怎么保证同步的嘛？或者说这两个操作计算机底层是如何执行的偏向锁和轻量级…...

编程日记 2025/6/3 21:43:34

如何使用锁实现多进程和多线程的并发执行的安全

多进程和多线程的并发： 多进程和多线程的并发意思是在同一段时间内，多个进程或者线程一起执行，但是这些进程或者线程的执行并不是真正意义上在同一时刻执行，而是在不同的时间里执行，因为每个CPU在同一时间只能处理同一…...

编程日记 2025/6/4 10:00:48

LabVIEW如何用运动控制卡实现伺服电机的转矩控制？

在LabVIEW中，使用运动控制卡实现伺服电机的转矩控制，通常通过以下几个步骤来完成。这里将结合LabVIEW的运动控制功能和伺服电机控制的基本原理进行详细介绍。 1. 选择合适的运动控制卡要实现伺服电机的转矩控制，首先需要一张支持伺服电…...

编程日记 2025/5/29 0:02:23

SQL面试题——百度SQL面试题无效搜索

百度SQL面试题无效搜索今天的题目是来自百度的SQL 面试题目现有一份用户搜索日志，包含用户ID，时间，用户搜索内容。定义无效搜索：如果用户下一次搜索内容中包含本次搜索内容，则认为本次搜索为无效搜索。请查询用户无效搜索记录 +---------+---------------------+--…...

编程日记 2025/6/3 13:01:42

媒体查询、浏览器一帧渲染过程

文章目录媒体查询语法示例根据视口宽度应用不同的样式根据设备像素比应用不同的样式根据方向应用不同的样式使用场景浏览器一帧的渲染过程媒体查询媒体查询（Media Query）是CSS3中的一个重要特性，它允许开发者根据设备的特定条件&#x…...

编程日记 2025/6/4 17:26:53

实习工作日志

工作日志遇到的bug 由于不熟悉Python，造成了这个bug python的浅拷贝与深拷贝，一定要创建新的变量，否则只是单纯拷贝地址...

编程日记 2025/5/27 8:23:17

JavaWeb学习--cookie和session

目录 （一）Cookie概述 1.什么叫Cookie 2.Cookie规范 3.Cookie的覆盖 4.cookie的最大存活时间 （Cookie的生命） （二） Cookie的API 1.创建Cookie：new 构造方法 2.保存到客户端浏…...

编程日记 2025/5/30 15:53:29

ETCD的封装和测试

etcd是存储键值数据的服务器客户端通过长连接watch实时更新数据场景： 当主机A给服务器存储 name： 小王主机B从服务器中查name ,得到name-小王当主机A更改name 小李服务器实时通知主机B name 已经被更改成小李了。应用：服务注册与发…...

编程日记 2025/6/2 12:51:27

c++引用笔记

1 引用的基本使用 // 引用 // 作用：给变量起别名 // 语法：数据类型 &别名原名int main(int argc, char const *argv[]) {int a 10;int &b a;cout << "a " << a << endl;cout << "b " <&l…...

编程日记 2025/5/31 20:07:35

macOS运行amd64的镜像

在macOS上运行amd64（x86_64）架构的镜像，通常通过虚拟化或仿真工具来实现。例如，如果你使用的是基于Apple Silicon（M1或M2等）芯片的Mac，那么你的处理器是ARM架构的，而amd64是x86架构&…...

编程日记 2025/6/2 12:03:55

Oracle查询优化：高效实现仅查询前10条记录的方法与实践

在 Oracle 中，实现仅查询前10条记录的四种方法 1. 使用 ROWNUM 查询 ROWNUM 是 Oracle 中的伪列，用于限制返回的行数。 SELECT * FROM table_name WHERE condition AND ROWNUM < 10;condition：查询条件。ROWNUM < 10：限制…...

编程日记 2025/6/3 5:03:00

【时时三省】(C语言基础)结构体内存对齐

山不在高，有仙则名。水不在深，有龙则灵。 ----CSDN 时时三省我们已经掌握了结构体的基本使用了。现在我们深入讨论一个问题：计算结构体的大小。这也是一个特别热门的考点：结构体内存对齐示例： 第一个s如果根据字…...

编程日记 2025/6/4 14:44:50

工业物联网关

工业物联网关的定义与功能定义：工业物联网关是一种在工业物联网（IIoT）系统中起到关键连接作用的设备。它位于工业现场设备（如传感器、执行器等）和上层的工业网络（如企业内部网络、云平台等）之间…...

编程日记 2025/6/2 16:26:22

Docker 安装 Yapi

Docker 安装系列 Docker已安装。 1、场景Yapi使用的MongoDB用户信息 1.1 创建自定义 Docker 网络首先，创建一个自定义的 Docker 网络，以便 MongoDB 和 YApi 容器可以相互通信 [rootflexusx-328569 data]# docker network create yapi-networ…...

编程日记 2025/6/1 6:40:42

MaxEnt模型在物种分布模拟中如何应用？R语言+MaxEnt模型融合物种分布模拟、参数优化方法、结果分析制图与论文写作

目录第一章以问题导入的方式，深入掌握原理基础第二章常用数据检索与R语言自动化下载及可视化方法第三章 R语言数据清洗与特征变量筛选第四章基于ArcGIS、R数据处理与进阶第五章基于Maxent的物种分布建模与预测第六章基于R语言的模型参数优化第七…...

编程日记 2025/6/4 4:53:42

UDE连接不上miniwiggler

PLS 的UDE 软件搭配miniwiggler硬件用来调试英飞凌的单片机是个不错的选择，比如TC275、TC387等等。英飞凌官方开发板板载了miniwiggler，非常方便。很多买了英飞凌官方开发板的同学可能会发现，使用英飞凌的mentool软件能连接上自己的板子&…...

编程日记 2025/6/4 8:24:41

Trimble X9三维激光扫描仪高效应对化工厂复杂管道扫描测绘挑战【沪敖3D】

化工安全关系到国计民生，近年来随着化工厂数字化改革不断推进，数字工厂逐步成为工厂安全管理的重要手段。而化工管道作为工厂设施的重要组成部分，由于其数量多、种类繁杂，一直是企业管理的重点和难点。传统的化工管廊往往缺乏详…...

编程日记 2025/6/4 15:48:12

数据结构（Doubly Linked List双向链表）

1.前言： 在计算机科学的广袤领域中，数据结构犹如构建高楼大厦的基石，它们为高效地组织、存储和处理数据提供了坚实的框架。而双向链表作为一种重要且功能强大的数据结构，在众多算法与程序设计场景中都展现出了独特的魅力与价值。…...

编程日记 2025/5/30 22:59:25

【踩坑】修复报错libcurl.so.4、LIBFFI_BASE_7.0、libssl.so.3

转载请注明出处：小锋学长生活大爆炸[xfxuezhagn.cn] 如果本文帮助到了你，欢迎[点赞、收藏、关注]哦~ libcurl.so.4： sudo apt install curl -y LIBFFI_BASE_7.0: conda install libffi3.3 -y libssl.so.3: sudo apt install -y openssl li…...

编程日记 2025/6/2 23:53:15

【Java实现MySQL 数据库导出 Excel 表的方法详解】

MySQL 数据库导出 Excel 表的方法详解在日常开发中，我们经常需要将数据库中的数据导出为 Excel 文件，以便进行数据分析或分享给其他同事。本文将详细介绍如何从 MySQL 数据库导出数据并生成 Excel 文件，具体实现将基于 Java 语言和 Spring …...

编程日记 2025/5/30 21:00:30

CentOS 7 环境下常见的操作和配置

目录 1. CentOS 7 中的 vsftpd 配置与使用安装与启动 vsftpd 配置 vsftpd（/etc/vsftpd/vsftpd.conf） 常见命令 2. 使用 yum 包管理器 3. 安全性与防火墙配置开放端口 4. 使用 systemd 管理服务 5. SELinux 配置查看 SELinux 状态临时禁用…...

编程日记 2025/6/4 17:17:42

使用mtools搭建MongoDB复制集和分片集群

mtools介绍 mtools是一套基于Python实现的MongoDB工具集，其包括MongoDB日志分析、报表生成及简易的数据库安装等功能。它由MongoDB原生的工程师单独发起并做开源维护，目前已经有大量的使用者。 mtools所包含的一些常用组件如下： mlaunch支…...

编程日记 2025/6/4 4:43:20

基于 RNN(GRU, LSTM)+CNN 的红点位置检测（pytorch）

文章目录 1 项目背景2 数据集3 思路4 实验结果5 代码 1 项目背景需要在图片精确识别三跟红线所在的位置，并输出这三个像素的位置。其中，每跟红线占据不止一个像素，并且像素颜色也并不是饱和度和亮度极高的红黑配色，每个红线放大…...

编程日记 2025/6/1 16:13:14

35页PDF | 元数据与数据血缘落地实施（限免下载）

一、前言这份报告详细介绍了元数据与数据血缘的概念、重要性以及在企业数据中台中的应用。报告阐述了数据中台的核心价值在于整合和管理体系内的数据，以提升数据资产化能力并支持业务决策。报告还涵盖了元数据的分类（技术元数据和业务元数据&#xff0…...

编程日记 2025/6/3 5:07:59

依赖的 composer 包 composer require hyperf/json-rpc composer require hyperf/rpc-server composer require hyperf/rpc-client composer require hyperf/service-governance composer require hyperf/service-governance-consul composer require hyperf/service-gove…...

编程日记 2025/6/4 1:54:20

MYSQL PARTITIONING分区操作和性能测试

PARTITION OR NOT PARTITION IN MYSQl Bill Karwin says “In most circumstances, you’re better off using indexes instead of partitioning as your main method of query optimization.” According to RICK JAMES: “It is so tempting to believe that PARTITIONing wi…...

编程日记 2025/6/2 17:58:53