说说自旋锁和JVM对锁的优化尝试。为什么？好处阻塞和唤醒线程都需要很高的开销。如果同步代码块中的内容不复杂，切换线程的开销可能会大于实际业务代码执行的开销。在很多场景下，我们同步代码块的内容可能并不多，所以需要的执行时间也很短。如果我们只是为了这个时候切换线程状态，那么最好不要让线程切换状态，而是让它自旋尝试获取锁，等待其他线程释放锁。有时候我只需要等一会儿，这样可以避免上下文切换的开销，提高效率。用一句话概括自旋锁的好处，就是自旋锁使用循环不断尝试获取锁，使线程一直处于Runnable状态，节省了线程状态切换带来的开销。AtomicLong实现getAndIncrement方法：做{v=getLongVolatile(o,offset);//如果修改过程遇到其他线程竞争，修改不成功，会一直死循环，直到修改成功}while(!compareAndSwapLong(o,offset,v,v+delta));returnv;}实验包com.reflect;importjava.util.concurrent.atomic.AtomicReference;classReentrantSpinLock{privateAtomicReferenceowner=newAtomicReference<>();privateintcount=0;publicvoidlock(){Threadt=Thread.currentThread();if(t==owner.get()){++count;返回;}while(!owner.compareAndSet(null,t)){System.out.println("旋转起来");}}publicvoidunlock(){Threadt=Thread.currentThread();if(t==owner.get()){if(count>0){--count;}else{owner.set(null);}}}公共站ticvoidmain(String[]args){ReentrantSpinLockspinLock=newReentrantSpinLock();Runnablerunnable=newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始尝试获取自旋锁");自旋锁.lock();try{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"acquiredaspinlock");线程.睡眠(4000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}最后{spinLock.unlock();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"自旋锁释放");}}};线程thread1=newThread(runnable);线程thread2=newThread(runnable);thread1.start();thread2.start();}}很多“自旋”，说明自旋过程中CPU还在运行操作上的缺点虽然避免了线程切换的开销，但是在避免线程切换开销的同时又带来了新的开销：不断尝试获取锁，如果不能释放锁，那么这种尝试是没有用的，浪费处理器资源，也就是说自旋锁的开销一开始比线程切换的开销要低，但是随着时间的增加，这个开销甚至会超过后期线程切换的开销，得不偿失并发不是特别高，临界区比较短的应用场景，避免线程切换，提高效率。如果临界区较大，线程释放锁的时间较长，自旋会一直占用CPU却得不到锁，浪费资源。JVM对锁做了哪些优化？与JDK1.5相比，JDK1.6中的HotSopt虚拟机对synchronized内置锁的性能进行了优化，包括自适应自旋、锁淘汰、锁粗化、偏向锁、轻量级锁等。通过这些优化措施，synchronized的性能得到了提升锁具有了很大的改进。下面我们介绍这些具体的优化。Adaptivespinlock自适应自旋锁是在JDK1.6中引入的，用来解决长自旋的问题。自适应意味着自旋时间不再是固定的，而是会根据最近一次自旋尝试的成功率和失败率、当前锁所有者的状态等多种因素来确定。自旋的持续时间是可变的，自旋锁变得“聪明”。例如，如果最近一次尝试自旋获取某个锁成功，那么下一次可能会继续使用自旋，并且可能允许自旋更长的时间；但是如果最近一次获取某个锁的自旋失败了，那么可能会省略自旋的过程，以减少无用的自旋，提高效率。锁消除publicclassPerson{privateStringname;privateintage;publicPerson(StringpersonName,intpersonAge){name=personName;年龄=人物年龄；}publicPerson(Personp){this(p.getName(),}publicStringgetName(){returnname;}publicintgetAge(){returnage;}}classEmployee{privatePersonperson;publicPersongetPerson(){returnnewPerson(person);}publicvoidprintEmployeeDetail(Employeeemp){Personperson=emp.getPerson();System.out.println("员工姓名："+person.getName()+";age:"+person.getAge());}}在这段代码中，我们在下面的Employee类中看到了getPerson()方法。该方法使用类中的person对象并创建一个新的person对象，该对象与和它一样的属性。目的是为了防止方法调用者修改原来的person对象。但是在这个例子中，实际上不需要创建一个新的对象，因为我们的printEmployeeDetail()方法并没有对这个对象做任何改变，它只是打印。在这种情况下，我们实际上可以直接打印原始的person对象。而不是创建一个新的。如果编译器可以确定originalperson对象不会被修改，它可以优化和消除创建新人的过程。根据这个思路，我们来举一个锁消除的例子。经过逃逸分析，如果发现有些对象不能被其他线程访问，那么就可以认为是栈上的数据。栈上的数据由于只有本线程可以访问，所以自然是线程安全的，所以不需要加锁，所以这样的锁会自动解除。比如我们StringBuffer的append方法如下：@OverridepublicsynchronizedStringBufferappend(Objectobj){toStringCache=null;super.append(String.valueOf(obj));returnthis;}从代码可以看出，this方法是一个用synchronized修饰的同步方法，因为它可能同时被多个线程使用。但在大多数情况下，它只会在一个线程中使用。如果编译器可以判断StringBuffer对象只会在一个线程中使用，那么就说明它一定是线程安全的，那么我们的编译器就会做优化，去掉对应的synchronized，省去加锁和解锁的操作，这样以提高整体效率。锁粗化释放锁，然后什么都不做，重新获取锁：publicvoidlockCoarsening(){synchronized(this){}synchronized(this){}synchronized(this){}}其实这个释放和就是完全没有必要重新获取锁。如果我们扩大同步区，也就是只在开头加一次锁，在结尾直接解锁，那么就可以省去中间无意义的解锁和加锁过程，就相当于把几个synchronizedblock合并了进入一个更大的同步块。这样做的好处是线程在执行这些代码的时候，不需要频繁的申请和释放锁，减少了性能开销。但是，我们这样做也有一个副作用，那就是我们把同步区域变大了。如果我们在循环中也这样做，如代码所示：for(inti=0;i<1000;i++){synchronized(this){}}也就是我们在开始的时候开始展开同步先循环Area并持有锁，直到最后一个循环结束，然后同步代码块释放锁，这样会导致其他线程长时间无法获取到锁。所以这里的锁粗化不适合循环场景，只适合非循环场景。默认情况下启用锁粗化，可以使用-XX:-EliminateLocks禁用。偏向锁/轻量级锁/重量级锁这三种锁，特指同步锁的状态，锁的状态由对象头中的mark字表示。(1)偏向锁偏向锁的思路是，如果从头到尾都没有竞争这个锁，那么其实也不需要加锁，标记一下即可。一个对象初始化后，如果没有线程去获取它的锁，它就是可偏向的。当第一个线程访问它并试图获取锁时，它会记录这个线程。如果后面尝试获取锁的线程是这个偏向锁的拥有者，那么它可以直接获取锁，开销很小。(2)轻量级锁JVM的开发者发现，很多时候synchronized中的代码块是多个线程交替执行的，也就是说没有真正的竞争，或者只有短暂的锁竞争，可以用CAS解决。在这种情况下，不需要重量级锁。轻量级锁是指当锁原本是偏向锁时，被另一个线程访问，说明存在竞争，那么偏向锁就会升级为轻量级锁，线程会尝试通过自旋来获取锁。阻塞式（3）重量级锁这种锁是靠操作系统的同步机制来实现的，所以开销比较大。当多个线程直接实际竞争，锁竞争时间比较长时，此时偏向锁和轻量级锁都不能满足需求，锁会膨胀为重量级锁。重量级锁会导致其他申请了锁却拿不到锁的线程进入阻塞状态。锁升级有利于最好的锁性能并避免CAS操作。但是轻量级锁使用自旋和CAS来避免重量级锁造成的线程阻塞和唤醒，性能一般。重量级锁会阻塞得不到锁的线程，性能最差。默认情况下，JVM会优先使用偏向锁，必要时逐步升级，大大提高了锁的性能。
