【正本清源】Synchronized 源码全解之偏向锁的获取（基于 Openjdk12）
2024-06-20 17:58:55
文章目录
- BasicObjectLock
- BasicLock
- oopDesc
- markOopDesc
- 偏向锁
- 偏向锁的获取 monitorenter
- 源码验证(bytecodeInterpreter.cpp)
基于 hotspot 源码深度解析 Synchronized 偏向锁原理。欢迎友好交流，最好附带源码作为论据。
BasicObjectLock
包装了锁对象的头部和锁对象的引用。
class BasicObjectLock {friend class VMStructs;private:// 保存了被替换下来的对象的头部BasicLock _lock; // the lock, must be double word aligned// oop java 对象的引用// typedef class oopDesc* oop; oop _obj; // object holds the lock;public:// Manipulationoop obj() const { return _obj; }void set_obj(oop obj) { _obj = obj; }BasicLock* lock() { return &_lock; }static int size() { return sizeof(BasicObjectLock)/wordSize; }void oops_do(OopClosure* f) { f->do_oop(&_obj); }static int obj_offset_in_bytes() { return offset_of(BasicObjectLock, _obj); }static int lock_offset_in_bytes() { return offset_of(BasicObjectLock, _lock); }
};
BasicLock
class BasicLock {friend class VMStructs;friend class JVMCIVMStructs;private:volatile markOop _displaced_header; // 被替换下来的对象头部public:markOop displaced_header() const { return _displaced_header; }void set_displaced_header(markOop header) { _displaced_header = header; }void print_on(outputStream* st) const;void move_to(oop obj, BasicLock* dest);static int displaced_header_offset_in_bytes() { return offset_of(BasicLock, _displaced_header); }
};
oopDesc
hotspot/src/share/vm/oops/oop.hpp
所有对象头部的基类
typedef class markOopDesc* markOop; // oopsHierarchy.hppclass oopDesc {friend class VMStructs;private:volatile markOop _mark; // 其实就是 markOopDescunion _metadata { // 指向对象所属 class 对象指针Klass* _klass;narrowKlass _compressed_klass; // 开启指针压缩后，指向压缩后的 class 对象} _metadata;
markOopDesc
hotspot/src/share/vm/oops/markOop.hpp
描述了标记位，其实就是带标记的 oop 对象
class markOopDesc: public oopDesc {private:uintptr_t value() const { return (uintptr_t) this; }public:enum { age_bits = 4, // 对象年龄 4bitlock_bits = 2, // 锁标记 2bitbiased_lock_bits = 1, // 偏向锁 1bitmax_hash_bits = BitsPerWord - age_bits - lock_bits - biased_lock_bits,hash_bits = max_hash_bits > 31 ? 31 : max_hash_bits,cms_bits = LP64_ONLY(1) NOT_LP64(0),epoch_bits = 2};enum { no_hash = 0 }; // no hash value assigned// ...
}
偏向锁
偏向锁的获取 monitorenter
- 偏向锁已经偏向当前线程：那么直接获取锁成功
- 对象类的原始头部偏向锁位发生改变，那么撤销偏向锁（将原始头部 CAS 到当前对象头部）
- 原始对象头部的 epoch 发生变化，此时表示批量偏向锁撤销，那么尝试重新获取偏向锁
- 匿名偏向锁，那么尝试获取偏向锁
- 上述失败后，那么需要进行锁升级
源码验证(bytecodeInterpreter.cpp)
CASE(_monitorenter): {oop lockee = STACK_OBJECT(-1);// 每个 java 的线程栈上都有一组 BasicObjectLock 对象// 在线程栈上找到一个空闲的 BasicObjectLock 对象BasicObjectLock* limit = istate->monitor_base();BasicObjectLock* most_recent = (BasicObjectLock*) istate->stack_base();BasicObjectLock* entry = NULL;while (most_recent != limit ) {if (most_recent->obj() == NULL) entry = most_recent;else if (most_recent->obj() == lockee) break;most_recent++;}if (entry != NULL) {// 保存锁对象，表明当前 BasicObjectLock 持有锁对象 lockeeentry->set_obj(lockee); int success = false;uintptr_t epoch_mask_in_place = (uintptr_t)markOopDesc::epoch_mask_in_place; // 获取 epoch（用于标识偏向锁的轮次），用于批量锁撤销。// 获取锁对象的头部标记信息markOop mark = lockee->mark();// enum { no_hash = 0 };intptr_t hash = (intptr_t) markOopDesc::no_hash;// ====== if (mark->has_bias_pattern()) 开始 ===// 判断是否开启了偏向锁。若开启偏向锁，锁状态位为 5// [JavaThread* | epoch | age | 1 | 01]（src/hotspot/share/oops/markOop.hpp）if (mark->has_bias_pattern()) { uintptr_t thread_ident;uintptr_t anticipated_bias_locking_value;thread_ident = (uintptr_t)istate->thread();// 比较原始对象与当前对象除了年龄位的其他位是否一致// lockee->klass()->prototype_header()：对象的原始头部信息（类的信息），类是对象的模板，对象是类的实例// ((uintptr_t)lockee->klass()->prototype_header() | thread_ident)：将对象的原始信息组合上线程标识// (((uintptr_t)lockee->klass()->prototype_header() | thread_ident) ^ (uintptr_t)mark)：将对象的原始信息组合上线程标识的结果与当前对象头部比较，若完全相同则为 0，表示当前对象已经偏向了当前线程// & ~((uintptr_t) markOopDesc::age_mask_in_place)：避免由于年龄位不一致导致上一步结果不为 0anticipated_bias_locking_value =(((uintptr_t)lockee->klass()->prototype_header() | thread_ident) ^ (uintptr_t)mark) &~((uintptr_t) markOopDesc::age_mask_in_place); // 1. 原始对象与当前对象除了年龄位的其他位一致// 表明还没有批量撤销偏向锁，且当前线程持有了偏向锁，直接退出if (anticipated_bias_locking_value == 0) { // already biased towards this thread, nothing to doif (PrintBiasedLockingStatistics) {(* BiasedLocking::biased_lock_entry_count_addr())++;}success = true; // 当前线程已经获取了偏向锁，直接退出}// 执行到此处说明 anticipated_bias_locking_value 不为 0// 2. 从 anticipated_bias_locking_value 值中截断出偏向锁位，若存在差异，说明原始对象头部的偏向锁位发生改变，此时撤销对象的偏向锁（注意：一定是原始对象头部发生改变，因为 if (mark->has_bias_pattern()) 前置判断已经定义当前对象的头部偏向锁存在）// markOopDesc::biased_lock_mask_in_place) 偏向锁的位else if ((anticipated_bias_locking_value & markOopDesc::biased_lock_mask_in_place) != 0) { // 原始对象头部的偏向锁位发生改变，撤销偏向锁// try revoke bias// 尝试撤销偏向锁markOop header = lockee->klass()->prototype_header();if (hash != markOopDesc::no_hash) {header = header->copy_set_hash(hash);}// CAS 将对象头从 mark 替换为 header 撤销偏向锁if (lockee->cas_set_mark(header, mark) == mark) {if (PrintBiasedLockingStatistics)(*BiasedLocking::revoked_lock_entry_count_addr())++;}}// 执行到此处说明 (anticipated_bias_locking_value & markOopDesc::biased_lock_mask_in_place) == 0// 3. 在批量撤销偏向锁的时候需要更改 epoch 的值// 此处 epoch 不为 0，说明偏向锁已被批量撤销，此处需要进行重偏向 else if ((anticipated_bias_locking_value & epoch_mask_in_place) !=0) { // try rebiasmarkOop new_header = (markOop) ( (intptr_t) lockee->klass()->prototype_header() | thread_ident);if (hash != markOopDesc::no_hash) {new_header = new_header->copy_set_hash(hash);}// CAS 重偏向if (lockee->cas_set_mark(new_header, mark) == mark) {if (PrintBiasedLockingStatistics)(* BiasedLocking::rebiased_lock_entry_count_addr())++;}else {// CAS 失败，发生了竞争，需要进入 monitorenterCALL_VM(InterpreterRuntime::monitorenter(THREAD, entry), handle_exception);}success = true;}// 4. 以上条件均不满足，说明开启了偏向锁，此时偏向锁的状态为匿名偏向锁，尝试 CAS 将其偏向为当前线程// 匿名重偏向（偏向锁机制已经打开，但是还未被其他线程偏向）else { markOop header = (markOop) ((uintptr_t) mark & ((uintptr_t)markOopDesc::biased_lock_mask_in_place |(uintptr_t)markOopDesc::age_mask_in_place |epoch_mask_in_place));if (hash != markOopDesc::no_hash) {header = header->copy_set_hash(hash);}markOop new_header = (markOop) ((uintptr_t) header | thread_ident);// CAS 重偏向if (lockee->cas_set_mark(new_header, header) == header) {if (PrintBiasedLockingStatistics)(* BiasedLocking::anonymously_biased_lock_entry_count_addr())++;}else {// CAS 失败，发生了竞争，进入 monitorenterCALL_VM(InterpreterRuntime::monitorenter(THREAD, entry), handle_exception);}success = true;}}// ====== if (mark->has_bias_pattern()) 结束 ===// traditional lightweight locking// 偏向锁获取失败，进入传统的轻量级锁// ====== if (!success) 开始 ===if (!success) { // 构造一个无锁状态的对象头部（锁标志位：01）markOop displaced = lockee->mark()->set_unlocked(); // 将上述构造的对象头部保存到当前线程的 BasicObjectLock 容器中// BasicObjectLock* entryentry->lock()->set_displaced_header(displaced); // UseHeavyMonitors 若为 true，则直接使用重量级锁// call_vm 默认为 false，忽略即可。bool call_vm = UseHeavyMonitors; // 尝试获取轻量级锁：// 将对象头部原始信息保存在线程栈的 BasicObjectLock 容器中// CAS 将对象头部替换为 BasicObjectLock 的地址，若替换成功表示上锁成功// 替换值 entry，期望值 displaced，替换成功返回期望值 displaced（displaced 为无锁对象）// cas_set_mark(markOop new_mark, markOop old_mark)// Atomic::cmpxchg_ptr(new_mark, &_mark, old_mark)if (lockee->cas_set_mark((markOop)entry, displaced) != displaced) { // 如果失败，可能是当前线程轻量级锁重入// 判断是否是锁重入，通过 is_lock_owned 方法查看对象头部的轻量级锁的 BasicObjectLock 是否属于当前线程，若是，则为轻量级锁重入。if (THREAD->is_lock_owned((address) displaced->clear_lock_bits())) {// 轻量级锁重入：由于 BasicObjectLock 是一个栈，所以只需要在栈底的 BasicObjectLock 保存替换头部即可，其他的 BasicObjectLock 不需要保存。因为只有最后一个重入锁释放才会替换掉头部。entry->lock()->set_displaced_header(NULL);} else { // 不是锁重入// 偏向锁和轻量级锁获取失败，进入 monitorenter，进行锁升级CALL_VM(InterpreterRuntime::monitorenter(THREAD, entry), handle_exception); }}}// ====== if (!success) 结束 ===UPDATE_PC_AND_TOS_AND_CONTINUE(1, -1);} else {// 如果没有找到空闲的 BasicObjectLock，则设置 more_monitors 标志位，由解释器分配新的 BasicObjectLock 并重试istate->set_msg(more_monitors);UPDATE_PC_AND_RETURN(0); // Re-execute}}
【正本清源】Synchronized 源码全解之偏向锁的获取（基于 Openjdk12）相关推荐
- php授权验证系统源码-全解开源版
简介: php授权验证系统源码全解开源版,正版授权查询管理. 安装方法:上传PHP环境,访问域名instll,根据提示自动安装! 网盘下载地址: http://kekewl.org/MBJa7XXNk ...
- 最新超好看Nteam官网程序源码+全解移除授权
正文: NanGe Nteam该项目适用于团队/工作室等类型,全站由layui强力驱动及后台模板的使用,源码测试过了,没啥问题. 包含功能: 团队介绍,项目展示,成员列表等 成员申请.作品申请.成员真 ...
- 吃鸡个人发卡源码全解无后门(游戏辅助点卡适用)
介绍: 最新吃鸡个人发卡系统6.0源码 修复安装问题,新增后台自定义主页图片功能 后台更新ui,仿swap用户中心 安装说明:上传后访问即可根据提示安装 订单发送邮件监控域名/ayangw/mon.p ...
- c#获取网页源码全解
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.T ...
- 2023新版微信九块九进群系统源码+全解的
正文: 后台内容页面可以任意修改,不仅仅是表情包,还有壁纸,PPT,ps教程等一系列. 程序: wwiefu.lanzoul.com/iaAwo0fz9j8h 图片:
- 微宝自动更新影视源码全解
介绍: 直接上传无需安装 后台/admin,账户admin,密码123456 网盘下载地址: http://kekewl.net/nBjFKKQCXuT 图片:
- cocos android-1,Cocos2D-Android-1之源码详解：5.Box2dTest
Cocos2D-Android-1之源码详解:5.Box2dTest 发布时间:2020-08-06 06:19:28 来源:51CTO 阅读:398 作者:abab99 package org.co ...
- 机器学习算法源码全解析（三）-范数规则化之核范数与规则项参数选择
前言 参见上一篇博文,我们聊到了L0,L1和L2范数,这篇我们絮叨絮叨下核范数和规则项参数选择.知识有限,以下都是我一些浅显的看法,如果理解存在错误,希望大家不吝指正.谢谢. 机器学习算法源码全解析( ...
- Tensorflow 2.x(keras)源码详解之第四章：DatasetTFRecord
大家好,我是爱编程的喵喵.双985硕士毕业,现担任全栈工程师一职,热衷于将数据思维应用到工作与生活中.从事机器学习以及相关的前后端开发工作.曾在阿里云.科大讯飞.CCF等比赛获得多次Top名次.现 ...
最新文章
- crontab 最小间隔_今天我间隔了：如何找到不在数组中的最小数字
- 嵌入式linux root免密码,给嵌入式linux串口添加密码的一些总结
- 一个古帝国做产品的故事
- html5 建筑物模型,基于HTML5的建筑物阴影实时模拟
- 拦截Activity的后退键处理
- Excel 一键上传到数据库
- python 怎么调用 矩阵 第几行_python工厂第19层 多重列表1
- HarmonyOS 编译系统源码
- 吉大c 语言程序设计奥鹏作业,吉大18秋学期《C语言程序设计》在线作业一答案...
- 利用pandas处理二级office的Excel试题（一）
- 崩坏3mmd中的渲染技术研究
- 【狂神说笔记—— Java基础17-JavaScript，jQuery】
- 扫码点餐有哪些优势？
- centos7 安装/卸载wps 无法启动 字体缺失(亲测有效)
- Hadoop的java程序报错Exception in thread main java.io.FileNotFoundException: File does not exis
- avr c语言编译器,AVR单片机C语言编译器-20210409071159.docx-原创力文档
- The accumulated size of entities is 50,000,001 that exceeded the 50,000,000 limit set by FEATUR
- 游戏服务器被ddos攻击怎么办，如何防御？
- 免费手机上网的方法，比GPRS网速快很多(好东西与大家分亨)
- 路由器发展编年史 发展篇