深入学习JUC，深入了解Java线程中的锁，及锁的实现原理，底层的知识又增加了！！！

文章目录

如何停止一个线程

stop方法, 非常不安全, 不应该使用

此方法会立即释放此线程拥有的所有的锁, 并且停止run方法中所有正在工作的线程,可能导致操作一些数据还没有完全同步就关闭了停止了,其他线程就会拿到不安全的数据.
使用interrupt两阶段终止模式停止线程
其他线程里面interrupt需要停止的线程, 对这个线程打一个中断标记
**这个线程的run方法里面会由一个判断打断标记是否为true的判断, 如果为真, 不要抛出, 就在判断语句中处理需要执行的善后工作.**

i++的线程安全问题

i++的流程，此时i为静态变量，才能多线程共享， i++与i--需要在主存与工作内存中进行数据切换

java 复制代码

static int i;
i++;

i++的流程
etstatic i // 获取静态变量i的值
-----------以下是工作线程-----------
iconst_1 // 准备常量1
iadd // 自增
-----------以上是工作线程，以下是写入主内存-----------
putstatic i // 将修改后的值存入静态变量i

i++为临界区，就是一个代码块包含多线程的读与写操作

多个线程在临界区内执行，由于代码的执行序列不同而导致结果无法预测，称之为发生了竞态条件

这四步多线程情况下按照顺序执行没有问题
但是如果在将工作线程中的数据写入到主内存之前，cpu时间片发送切换，上下文切换，那么此时读取到的数据就不是实时的数据，之后再进行数据写入，就会操作数据覆盖

共享变量线程安全的解决问题

方法1 ：使用synchronized，lock锁的方法阻塞式解决

synchroniezd可以完成互斥和同步

互斥就是保证临界区的竞态条件发生，同一时刻只能有一个线程执行临界区代码

同步就是由于线程执行的先后顺序不同，需要一个线程待定其他线程运行到某个点

方法2 ：使用原子变量

synchronized

基础概念

synchronized实际上是用**对象锁保证了临界区内代码的原子性。**

需要锁住的临界区必须是对同一个对象加锁，同时多线程操作临界区时，不能一个线程加锁，一个不加，不然无法实现，临界区内的代码对外是不可分割的，不会被线程切换打断。
synchronized只能锁对象，如果加在方法上，锁的就是this对象

加在静态方法上，锁住的是当前类的对象

java 复制代码

class Test{
 public synchronized void test() {

 }
}
等价于
class Test{
 public void test() {
 synchronized(this) {

 }
 }
}
class Test{
 public synchronized static void test() {
 }
}
等价于
class Test{
 public static void test() {
 synchronized(Test.class) {

 }
 }
}

java 复制代码

语法
synchronized(对象) // 线程1， 线程2(blocked)
{
 临界区
}

java 复制代码

优化， 不加锁，使用面向对象的方式完成原子性的操作

package org.example.multiThread;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

class Room {
    int value = 0;

    public void increment() {
        synchronized (this) {
            value++;
        }
    }

    public void decrement() {
        synchronized (this) {
            value--;
        }
    }

    public int get() {
        synchronized (this) {
            return value;
        }
    }
}

@Slf4j
public class Test1 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Room room = new Room();
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int j = 0; j < 5000; j++) {
                room.increment();  //对象的操作是原子性的
            }
        }, "t1");
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int j = 0; j < 5000; j++) {
                room.decrement();
            }
        }, "t2");
        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
        log.debug("count: {}", room.get());
    }
}

java对象头

一个64位，8个字节的普通对象有32bit，就是4个字节的Mark Word 和 32bit ，4个字节的Klass Word .

Mark Word包含了很多的信息，包括了hashcode，GC的年龄，加锁的情况等等信息。

通过Klass World找到对象的Class，就是是一个什么类型的对象。

数据对象一个96bit， 12个字节，多了32位的数据长度

一个int的基本类型，占4个字节
**一个Integer对象，对象头8个字节+int的值4个字节=12个字节**

Monitor

Monitor是操作系统提供的，每个Java对象都可以关联一个Monitor对象 ，如果使用synchronized给对象上锁之后，该对象头的MarkWord就会指向Monitor对象的指针，Monitor里面包含WaitSet, EntryLsit,Owner

刚开始monitor中的Owner为null。
当线程1执行synchronized（obj）时，这时候根据这个obj对象找到对应的Monitor，就会将Monitor的Owner置为线程1，一个Monitor只能有一个Owner.
当线程1获取锁后，其他线程也进入synchronized（obj）,根据obj找到对应的，就会进入EntryList,就是阻塞队列
线程1执行完同步代码块中的内容后，唤醒EntryList中等待的线程来竞争锁，竞争是非公平的
WaitSet是之前获得过锁，但是条件不满足，进入了WAITING状态的线程。

优化

轻量级锁

线程栈中锁记录作为的轻量级锁。

轻量级锁是为了优化锁的性能的，虽然一个对象有多线程访问，但是访问时间是错开的（也就是没有竞争），那么可以使用轻量级锁来优化，减少了传统的重量级锁使用操作系统的互斥量产生的性能消耗。

java 复制代码

static final Object obj = new Object();
public static void method1() {
 synchronized( obj ) {
 // 同步块 A
 method2();
 }
}
public static void method2() {
 synchronized( obj ) {
 // 同步块 B
 }
}

轻量级锁的流程

线程执行到synchronized时，先在线程中创建锁记录对象（Lock Record）.
Lock Record有一个两位数的地址和一个对象指针组成。
对象指针指向锁对象
两位数的地址用于交换锁对象内的Mark Word

让锁记录中的对象地址指向锁对象，并且尝试使用cas替换锁对象的Mark Word, 将Mark Word的值存入锁记录。

正常无锁状态的两位数字为 01，轻量级锁为 00

cas交换后，栈帧中的锁记录地址为 01 ，锁对象的Mark Word的锁就为00，表示加上了轻量级锁

cas也可能失败
（1）比如其他线程已经持有了该锁对象的轻量级锁，表示有了锁的竞争，进入锁膨胀过程
（2）==如果自己执行了synchroniezd锁重入，那么再添加一条Lock Record作为重入的计数，==这个新加的Lock Record里面会记录一个null值，这话null值只是一个标记，方便自己锁重入计数

当退出synchroniezd代码块时，就是解锁时，如果有取值为null的锁记录，表示有锁重入，就把重入计数-1
当解锁时，锁的记录不为null值，使用cas将Mark Word的值恢复给对象头
此时可能失败，就是锁对象的Mark Word不是00 了，说明锁膨胀了或者升级为重量级锁了，这时就要进入重量级锁的解锁流程

锁膨胀

如果尝试加上轻量级锁的过程中， CAS操作无法成功，这时就是有其他线程为此锁对象加上了轻量级锁，说明存在了竞争了，这时需要进行锁膨胀，把轻量级锁升级为重量级锁。

流程

当线程1尝试对锁对象加锁时，发现锁对象的Mark Word已经为00了，就是轻量级锁，此时进入锁膨胀过程

线程1先为锁对象申请一个Monitor锁，让锁对象指向Monitor的锁地址
然后自己进入Monitor的EntryList，成为Blocked状态

当已经获取锁的线程退出同步代码块解锁时，使用cas将Mark Word的值恢复给锁的对象的Mark Word, 失败，这时进入重量级锁的解锁流程，即按照Monitor地址找到Monitor对象，设置Owner为null，唤醒EntryList的阻塞线程

自旋优化

重量级锁竞争时，还可以使用自旋来进行优化，如果当前线程自旋成功，就是持锁线程退出了synchronized代码块，释放了锁，这时候可以避免线程阻塞，防止因为阻塞带来的上下文切换

偏向锁

轻量级锁在没有竞争时,每次重入仍然需要执行CAS操作。

所以引入了偏向级锁进行优化。

只有第一次使用CAS将线程ID设置到对象的Mark Word头，之后发现这个线程ID是自己的就表示没有竞争，不需要重新CAS。

其他线程竞争时，就会撤销轻量级锁

默认是开启偏量级锁的 ，对象创建后，markword的最后三位为101。此时它的thread, epoch, age 都为0.
偏量级锁默认是延迟的，不会在程序启动后立即生效,需要等个两三秒生效，如果想要避免延迟，可以加VM参数
-XX：BiasedLockingStartupDelay=0 来禁止延迟
如果没有开启偏向锁，那么对象创建后，markword的最后三位值为001，这时他的hashcode, age都为0.第一次用到hashcode是才会赋值, 且偏量级锁会失效.

以下64位的操作系统

线程结束后, 偏量级锁的线程id仍然会保留

前54位就是操作系统分配的线程ID, 后10位就是对象的信息,thread,epoch,age,锁

偏向锁适合在没有多线程竞争的情况下,多次重入一个锁,优化轻量级锁.
多个线程会竞争锁的情况下, 这时需要关闭偏向锁已提升性能.

-XX:-UseBiasedLocking 禁用参数

UseBiasedLocking前面的 "-" 号会禁用

即使开启了偏量级锁,调用hashcode的时候,也会变成一个normal对象.因为hashcode只有第一次调用才会生成,生成之后就会导致markword的的其他空间被hashcode占用,变为nornaml对象.

重量级锁的hashcode和线程ID都存在monitor中，不存在markword被占用的情况

偏量级锁的撤销

调用hashcode方法，hashcode会占用markword的其他空间，导致可偏量变成不可偏向对象，锁也会升级为轻量级锁
其他线程使用偏量锁对象时，会将偏量锁升级位轻量级锁。

偏量级锁升级为轻量级锁必须要在线程错开执行的情况下，就是一个线程解锁之后，另一个线程再去获取锁。

如果在持锁过程中竞争锁，就会升级为重量级锁。

偏量级锁的批量重定向

多线程情况下，没有竞争的获取锁，而是错开时间获取锁，一旦偏量级锁被撤销成为不可偏向锁时，就会导致接下来一直使用线程栈中的锁记录作为轻量级锁，性能低下。

当偏向锁的撤销超过20次之后，就可以重新把不可偏向的锁以当前线程id重定向为偏量级锁，而且使当前线程接下来的所有锁都进行重定向。

偏量级锁的批量撤销

当偏向锁的撤销超过40次之后，JVM就会把所有对象都变为不可偏向的状态

深入学习JUC，深入了解Java线程中的锁，及锁的实现原理，底层的知识又增加了！！！

文章目录

如何停止一个线程

i++的线程安全问题

共享变量线程安全的解决问题

synchronized

基础概念

java对象头

Monitor

优化

轻量级锁

锁膨胀

自旋优化

偏向锁

偏量级锁的撤销

偏量级锁的批量重定向

偏量级锁的批量撤销

锁消除