Java锁擦除与锁粗化概念和使用详解

时间:2023-03-20 每天都要进步一点点人气:0

一、什么是锁擦除

锁擦除是指虚拟机即时编译器（JIT）在运行时，对一些代码上要求同步，但是被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行擦除。锁擦除的主要判定依据来源于逃逸分析的数据支持，如果判断在一段代码中，堆上的所有数据都不会逃逸出去从而被其他线程访问到，那就可以把它们当做栈上数据对待，认为它们是线程私有的，同步加锁自然就无须进行。

二、锁擦除的演示

public class LockErasureDemo {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            String contact = contact("aa", "bb", "cc");
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + contact);
        }, "t1").start();
        new Thread(() -> {
            String contact = contact("dd", "ee", "ff");
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + contact);
        }, "t2").start();
    }
    private static String contact(String s1, String s2, String s3) {
        StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
        return stringBuffer.append(s1).append(s2).append(s3).toString();
    }
}

观察上面的代码，我们都知道StringBuffer的append方法是加了synchronized的同步方法：

public synchronized StringBuffer append(String str) {
    toStringCache = null;
    super.append(str);
    return this;
}

这里锁住的对象其实就是stringBuffer这个局部变量，因为是局部变量，所以每个线程进来生成的stringBuffer对象不同，相当于每个线程自己new了一把锁，所以这里不存在竞争同一把锁的问题，JVM底层会将这个锁进行擦除。

三、什么是锁粗化

原则上，我们在编写代码的时候，总是推荐将同步块的作用范围限制得尽量小，只在共享数据的实际作用域中才进行同步，这样是为了使得需要同步的操作数量尽可能变小，如果存在锁竞争，那等待锁的线程也能尽快拿到锁。大部分情况下，上面的原则都是正确的，但是如果一系列的连续操作都对同一个对象反复加锁和解锁，甚至加锁操作是出现在循环体中的，那即使没有线程竞争，频繁地进行互斥同步操作也会导致不必要的性能损耗。

四、锁粗化的演示

public class LockCoarseningDemo {
    static Object objLock = new Object();
    public static void main(String[] args) {
        // 反复加锁、解锁
        new Thread(() -> {
            synchronized (objLock) {
                System.out.println("a");
            }
            synchronized (objLock) {
                System.out.println("b");
            }
            synchronized (objLock) {
                System.out.println("c");
            }
        }, "t1").start();
    }
}

观察上面的案例，同一个线程对同一把锁，反复不断地获取锁、释放锁，这样肯定影响性能。为了避免重复的加锁解锁，JVM可能会将上面的代码优化成下面这样：

// 锁粗化: 如果方法中首尾相接，前后相邻的都是同一个锁对象，那JIT编译器就会把这几个synchronized块合并成一个大块
// 加粗加大范围，一次申请锁即可，避免多次的申请和释放锁，提升性能
new Thread(() -> {
    synchronized (objLock) {
        System.out.println("a");
        System.out.println("b");
        System.out.println("c");
    }
}, "t1").start();

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