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JVM优化:《禁用偏向锁后性能会不会提升》?

来源:网络整理 浏览:362次 时间:2022-11-21
Java虚拟机对锁进行了哪些优化?

Java多线程这块还真是个无底洞,怎么学都学不完,以至于现在很多整本书都在介绍多线程,在我手中就有不少,如《Java高并发编程详解》、《Java多线程编程实战指南》、《Java并发编程实战》、《Jva多线程设计模式》,还有一本强烈推荐,是《深入理解并行编程》,这是一本以Linux内核源码做讲解的,里面深入的介绍了内存屏障等知识,还有绝大部分着实看不懂。

既然涉及到多线程,那就得说说性能问题,如果所有的竞争都由操作系统去处理,那么性能是非常低的,所以需要虚拟机抢在操作系统挂起线程之前,在虚拟机层解决竞争问题,不需要操作系统老大去处理,这里忘了说了,Java中的线程和操作系统中的线程是一一对应的,当Java中start一个线程时,对应的操作系统就会调用pthread_create(Linux)来启动一个线程。

据各种书的记载,不知道从那个版本开始(几本书的记载不一样,有的说1.5,有的说1.6,具体我也没在深究),HotSpot开发团队花费了大量精力去实现各种锁优化技术,如锁消除、锁粗化、轻量级锁、偏向锁,这些技术都是在解决多线程编程中竞争问题。

但是在研究锁之前,还需要了解对象头,Java虚拟机中每个对象都有一个对象头,用于保存对象的信息,里面有一个称为Mark Word的部分,非常重要,他存放对象的哈希值、对象年龄、锁的指针等信息,是实现锁的关键。

32位对象头如下:

64位对象头如下:

如在32位系统中,Mark Word是4字节,其中有25位比特表示对象的hashCode,4位比特表示对象的年龄,1位比特表示是否位偏向锁,2位比特表示锁信息,64位是8字节,其中有31位是对象标识hashCode,2位表示的锁状态标记位。如果想查看Java对象的更精细的结构,我们可以使用JOL工具。

这里我们就不细说了,本章来说说偏向锁。

禁用偏向锁后性能会不会提升?

偏向锁是1.6中加入的一种锁优化技术,目的是解决无竞争情况下数据同步问题,"偏"字就是偏向第一个获取他的线程,如果后续没有被其他线程获取,那么持有偏向锁的线程就不会在进行同步了,虚拟机会把对象头中的标志位设为"01",代表偏向模式,并且使用cas把获取到锁的线程id记录在Mark  Word中,当另外一个线程去获取这个锁时,偏向锁模式就会结束。

但是偏向锁也不一定总是有利,如果程序中的锁总是被不同线程访问,那么偏向锁就是多余的,因为大量的竞争会导致持有锁的线程不停切换,此时使用偏向锁是得不到提升的,反而可能降低系统性能,需要通过参数-XX:-UseBiasedLocking来禁止。

下面我们用Vector做个测试,由于add方法是加了synchronized的,所以每次操作都会请求vector锁。

public class BasicLockMain {
    private static Vector<Integer> vector =new Vector<>();
    public static void main(String[] args) {
        long startTimer =System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            vector.add(i);
        }
        System.out.println(System.currentTimeMillis()-startTimer);
    }
}

在我上了岁数的电脑上,经过10次运行,需要最少2291毫秒来完成,下面我们加一些参数。

-XX:+UseBiasedLocking -XX:BiasedLockingStartupDelay=0

这次10次运行结果最少是2080毫秒,虽然不是很多,但是也得到了提升,参数-XX:BiasedLockingStartupDelay=0的作用是在虚拟机启动后,立即启用偏向锁,如果不设置该参数,默认虚拟会在4秒后,才启动偏向锁。

总结

所以,偏向锁只适合大部分锁没有被竞争的系统中使用,如果系统中存有大量被争用的锁时,可以考虑关闭偏向锁,下一章介绍轻量级锁。


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