java 鎖(三):自旋鎖VS適應(yīng)性自旋鎖

阻塞或喚醒一個(gè)Java線程需要操作系統(tǒng)切換CPU狀態(tài)來完成,這種狀態(tài)轉(zhuǎn)換需要耗費(fèi)處理器時(shí)間。如果同步代碼中的內(nèi)容過于簡(jiǎn)單,狀態(tài)轉(zhuǎn)換消耗的時(shí)間有可能比用戶代碼執(zhí)行的時(shí)間還要長(zhǎng)。

在許多場(chǎng)景中,同步資源的鎖定時(shí)間很短,為了這一小段時(shí)間去切換線程,線程掛起和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的花費(fèi)可能會(huì)讓系統(tǒng)得不償失。如果物理機(jī)器有多個(gè)處理器,能夠讓兩個(gè)或以上的線程同時(shí)并行執(zhí)行,我們就可以讓后面那個(gè)請(qǐng)求鎖的線程不放棄CPU的執(zhí)行時(shí)間,看看持有鎖的線程是否很快就會(huì)釋放鎖。

而為了讓當(dāng)前線程“稍等一下”,我們需讓當(dāng)前線程進(jìn)行自旋,如果在自旋完成后前面鎖同步資源的線程已經(jīng)釋放了鎖,那么當(dāng)前線程就可以不必阻塞而是直接獲取同步資源,從而避免了切換線程的開銷。這就是自旋鎖。

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自旋鎖本身是有缺點(diǎn)的,它不能代替阻塞。自旋等待雖然避免了線程切換的開銷,但它要占有處理器的時(shí)間,如果鎖被占有的時(shí)間很短,自旋等待的效果就會(huì)非常好。反之,如果鎖被占用的時(shí)間很長(zhǎng),那么自旋的線程只會(huì)白浪費(fèi)處理器資源。所以,自旋等待的時(shí)間必須要有一定的限度,如果自旋超過了限定次數(shù)(默認(rèn)是10次,可以使用-XX:PreBlockSpin來更改)沒有成功獲得鎖,就應(yīng)當(dāng)掛起線程。

自旋鎖的實(shí)現(xiàn)原理同樣也是CAS,AtomicInteger中調(diào)用unsafe進(jìn)行自增操作的源碼中的do-while循環(huán)就是一個(gè)人自旋操作,如果修改數(shù)值失敗則通過循環(huán)來執(zhí)行自旋,直至修改成功。

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自旋鎖在JDK1.4.2中引入,使用-XX:+UseSpinning來開啟。JDK6中變成默認(rèn)開啟,并且引入了自適應(yīng)的自旋鎖(適應(yīng)性自旋鎖)。

自適應(yīng)意味著自旋的時(shí)間(次數(shù))不再固定,而是由前一次在同一個(gè)鎖上的自旋時(shí)間及鎖的擁有者的狀態(tài)來決定。如果在同一個(gè)鎖對(duì)象上,自旋等待剛剛成功獲得過鎖,并且持有鎖的線程正在運(yùn)行中,那么虛擬機(jī)就會(huì)認(rèn)為這次自旋也是很有可能再次成功,進(jìn)而它將允許自旋等待持續(xù)相對(duì)更長(zhǎng)的時(shí)間。如果對(duì)于某個(gè)鎖,自旋很少成功獲得過,那在以后嘗試獲取這個(gè)鎖時(shí),將可能省略掉自旋過程,直接阻塞線程,避免浪費(fèi)處理器資源。

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