线程和偏向锁、轻量级锁、重量级锁的知识整理

2023年12月9日 180次阅读

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参考文章列表：

参考视频：咕泡学院Mic老师的多线程基本原理

如果业务代码逻辑当中，有一个操作需要改变一个常量的值，比如int i = 0, 业务代码当中i需要i++。单线程的情况下，不会出现问题，如果是多线程并发操作i的值，这个时候，i的结果最终是什么？会出现线程的安全问题。这种情况应该怎么解决？

原子性
- 提供了互斥访问，同一时刻只能有一个线程对它进行操作
- 实现锁的两种方式：
  1）synchronized：在作用对象的作用范围内，依赖JVM实现操作的原子性。
  2）Lock：依赖特殊的CPU指令，代码实现。
可见性
- 一个线程对主内存的修改可以及时的被其他线程观察到。
- 具体实现过程：
  1）对volatile变量写操作时，会在写操作后加入一条store屏障指令，将本地内存中的共享变量值刷新到主内存。
  2）对volatile变量读操作时，会在读操作前加入一条load屏障指令，从主内存中读取共享变量。
有序性
- Java内存模型中，允许编译器和处理器对指令进行重排序，但重排序过程不会影响到单线程程序的执行，却会影响到多线程并发执行的正确性。

在java当中Synchronized是一种同步锁，也是一种互斥锁，当有一个线程拿到这个锁的时候，其他的线程就拿不到。在jdk1.6以前Synchronized是重量锁，之后做了相关优化，性能有一定的提升。

Synchronized锁的存储

无锁状态
偏向锁
轻量级锁
重量级锁
锁的状态总共有四种：无锁状态、偏向锁、轻量级锁和重量级锁。随着锁的竞争，锁可以从偏向锁升级到轻量级锁，再升级的重量级锁（但是锁的升级是单向的，也就是说只能从低到高升级，不会出现锁的降级）。JDK 1.6中默认是开启偏向锁和轻量级锁的，我们也可以通过-XX:-UseBiasedLocking来禁用偏向锁。锁的状态保存在对象的头文件中，以32位的JDK为例：

这些锁不等同于Java API中的ReentratLock这种锁，这些锁是概念上的，是JDK1.6中为了对synchronized同步关键字进行优化而产生的的锁机制。这些锁的启动和关闭策略可以通过设定JVM启动参数来设置，当然在一般情况下，使用JVM默认的策略就可以了。

通俗的讲，偏向锁就是在运行过程中，对象的锁偏向某个线程。即在开启偏向锁机制的情况下，某个线程获得锁，当该线程下次再想要获得锁时，不需要再获得锁（即忽略synchronized关键词），直接就可以执行同步代码，比较适合竞争较少的情况。

轻量级锁不是用来替代传统的重量级锁的，而是在没有多线程竞争的情况下，使用轻量级锁能够减少性能消耗，但是当多个线程同时竞争锁时，轻量级锁会膨胀为重量级锁。

即当有其他线程占用锁时，当前线程会进入阻塞状态。

wait：释放锁，阻塞线程
notify：唤醒一个线程