偏向锁的【批量重偏向与批量撤销】机制

前言

从网上看了很多批量重偏向与批量撤销的介绍,但都一知半解,本着钻研的精神,使用数据进行分析批量重偏向与批量撤销的工作机制。

准备

首先,要先知道偏向锁的偏向锁机制,着重看下撤销机制。
然后,要知道【批量重偏向与批量撤销】的研究对象是Class,即锁对象对应的Class,而非锁对象本身。

// 研究的是对象.class
synchronized(对象) {
}
// 并不是说的这种,这种不考虑
synchronized(对象.class) {
}
如对机制不了解,可以看下这个博客https://blog.csdn.net/sinat_41832255/article/details/89309944

另外几个jvm参数:

-XX:BiasedLockingBulkRebiasThreshold = 20   // 默认偏向锁批量重偏向阈值
-XX:BiasedLockingBulkRevokeThreshold = 40   // 默认偏向锁批量撤销阈值
-XX:+UseBiasedLocking // 使用偏向锁,jdk6之后默认开启
-XX:BiasedLockingStartupDelay = 0 // 延迟偏向时间, 默认不为0,意思为jvm启动多少ms以后开启偏向锁机制(此处设为0,不延迟)

在这里,我把博客中的图拷过来,方便大家思考。
image

正文

我们主要看下图中的 “是否开启重偏向?” 这个条件分支,来看下什么是重偏向?

重偏向字面理解就是重新偏向,那什么情况下会重新偏向呢

批量重偏向

我们首先要知道的是,锁对象Class刚开始的情况下,是没有开启重偏向的,意思就是 “是否开启重偏向?” 这个分支刚开始的时候是一直走 “否” 的,即会一直撤销偏向锁 ,当达到BiasedLockingBulkRebiasThreshold(20)次数的时候,允许重偏向

下面我们看下代码

public class TestBiasedLocking {
    public static void main(String[] args) throws DecoderException, InterruptedException {
        // 首先我们创建一个list,来存放锁对象
        List<TestBiasedLocking> list = new LinkedList<>();
        
        // 线程1
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 50; i++) {
                TestBiasedLocking testBiasedLocking = new TestBiasedLocking();
                list.add(testBiasedLocking); // 新建锁对象
                synchronized (testBiasedLocking) {
                    System.out.println("第" + (i + 1) + "次加锁-线程1");
                    System.out.println(ClassLayout.parseInstance(testBiasedLocking).toPrintable()); // 打印对象头信息
                }
            }
        }, "线程1").start();
        
        // 让线程1跑一会儿
        Thread.sleep(2000);
        
        // 线程2
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 30; i++) {
                TestBiasedLocking testBiasedLocking = list.get(i);
                synchronized (testBiasedLocking) {
                    System.out.println("第" + (i + 1) + "次加锁-线程2");
                    System.out.println(ClassLayout.parseInstance(testBiasedLocking).toPrintable()); // 打印对象头信息
                }
            }
        }, "线程2").start();

        LockSupport.park();
    }
}

image.png

先解释下是什么意思,这是输出了三次对象信息,第一行就是对象头信息(分为4组,每组8位,查看方式为,组(左-右),位(右-左)),红框内的最后三位就是最低的三位,即 偏向锁(1bit)+锁标志(2bit),其他研究下就明白了;
1)【线程1】1-50次加锁都是101,即偏向锁状态;这个没什么问题,线程1首次加的锁,并且没有别的线程竞争,所以对象头是偏向锁状态,对应的Thread Id为线程1.
2)【线程2】1-19加的锁都是轻量级锁,即前19次进行了偏向锁撤销,第20次执行了重偏向,线程id指向线程2;
举个不太形象的例子。比如你结婚了,你就属于你老公的了,但是隔壁老王看上你了(线程2加锁),这个时候你是不能和他在一起的(不可重偏向),除非离婚(锁消除,升级为轻量级锁,不可再结婚,偏向锁不可逆);有一天,zf统计发现某个地区离婚太频繁了,直接给他们一次换老公的机会(可重偏向),前提是这个机会只给老公不在家的(正在使用的锁对象已经属于正在使用的线程);
下面我们把例子带入那个数据中,当第19个人离婚后,zf直接给要离婚的人一次换人的机会,所以第20个人就直接把结婚证上的人名换成老王了(Tread Id直接指向线程2)

批量撤销

后来zf发现,换过老公的这批人,离婚还是那么频繁(重偏向过的锁对象频繁撤销偏向锁),搞我呢?都玩完!这个地区都别给我结婚了以后(该类下的锁对象都不支持偏向锁了,正在运行的也撤销)。

这就是批量撤销的含义,我们代码来演示下

public class TestBiasedLocking {

    public static void main(String[] args) throws DecoderException, InterruptedException {
        // 首先我们创建一个list,来存放锁对象
        List<TestBiasedLocking> list = new LinkedList<>();

        // 线程1
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 50; i++) {
                TestBiasedLocking testBiasedLocking = new TestBiasedLocking();
                list.add(testBiasedLocking); // 新建锁对象
                synchronized (testBiasedLocking) {
                    System.out.println("第" + (i + 1) + "次加锁-线程1");
                    System.out.println(ClassLayout.parseInstance(testBiasedLocking).toPrintable());
                }

            }
            LockSupport.park();
        }, "线程1").start();

        // 让线程1跑一会儿
        Thread.sleep(2000);

        // 线程2
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 40; i++) {
                TestBiasedLocking testBiasedLocking = list.get(i);
                synchronized (testBiasedLocking) {
                        System.out.println("第" + (i + 1) + "次加锁-线程2");
                        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(testBiasedLocking).toPrintable());

                }
            }
            LockSupport.park();
        }, "线程2").start();

        // 让线程2跑一会儿
        Thread.sleep(2000);

        // 线程3
        new Thread(() -> {
            for (int i = 20; i < 40; i++) {
                TestBiasedLocking testBiasedLocking = list.get(i);
                synchronized (testBiasedLocking) {
                        System.out.println("第" + (i + 1) + "次加锁-线程3");
                        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(testBiasedLocking).toPrintable());
                }
            }
            LockSupport.park();
        }, "线程3").start();

        // 让线程3跑一会儿
        Thread.sleep(2000);
        System.out.println("新出生的妹子");
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(new TestBiasedLocking()).toPrintable());
        LockSupport.park();
        }
    }

image.png

下面我们用通俗的语言来解释下

1) 线程1、1-50都结婚了(有偏向的线程了)
2) 线程2、1-19都离婚了(锁撤销),zf看不行啊,直接结婚证改名吧,20-40都换老公了(Thread Id直接换了) // 到达BiasedLockingBulkRebiasThreshold次数
3) 线程3、20-40又离婚了(锁撤销),滚蛋,都玩完,谁都不能结婚,结婚的也都给我离婚 (设置为不可偏向状态,正在运行的锁对象会被撤销)// 到达BiasedLockingBulkRevokeThreshold次数
4) 新出生的妹子,生下来就不让结婚。(new出来就是轻量级锁)
二婚的人持续时间超过-XX:BiasedLockingDecayTime=25000ms的话,撤销次数清为0,重新计算。

最后

最后我来解释下文章中出现的举例

怎么判断只有一次换老公的机会的(每个对象是怎么判断只有重偏向的一次机会的?)
答:对象头中偏向锁有个Epoch,该对象对应的Class中也有这个字段,当可偏向的时候,Class中的Epoch+1,正在使用的锁对象Epoch也会+1(老公在家,没有机会换老公),判断可重偏向的时候,Class.Epoch != 对象.Epoch,代表可重偏向。


欢迎指正。

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