什麼是Java自旋鎖

前言:

阻塞或喚醒一個Java線程需要操作系統切換CPU狀態來完成,這種狀態轉換需要耗費處理器時間。如果同步代碼塊中的內容過於簡單,狀態轉換消耗的時間有可能比用戶代碼執行的時間還要長。

1.自旋鎖

在有些場景中,同步資源的鎖定時間很短,為瞭這一小段時間去切換線程,線程掛起和恢復現場的花費可能會讓系統得不償失。

如果機器有多個CPU核心,能夠讓兩個或以上的線程同時並行執行,我們就可以讓後面那個請求鎖的線程不放棄CPU的執行時間,看看持有鎖的線程是否很快就會釋放鎖。

為瞭讓當前線程“稍等一下”,我們需讓當前線程進行自旋,如果在自旋完成後前面鎖定同步資源的線程已經釋放瞭鎖,那麼當前線程就可以不必阻塞而是直接獲取同步資源,從而避免切換線程的開銷。這就是自旋鎖。

2.工作流程

在這裡插入圖片描述

3.缺點

自旋鎖本身是有缺點的,它不能代替阻塞。自旋等待雖然避免瞭線程切換的開銷,但它要占用處理器時間。

  • 如果鎖被占用的時間很短,自旋等待的效果就會非常好;
  • 如果鎖被占用的時間很長,那麼自旋的線程隻會白浪費處理器資源。

所以,自旋等待的時間必須要有一定的限度,如果自旋超過瞭限定次數沒有成功獲得鎖,就應當掛起線程。(這個次數默認是10次,可以配置)

4.實現原理

自旋鎖的實現原理同樣也是CAS,AtomicInteger中調用unsafe進行自增操作的源碼中的do-while循環就是一個自旋操作,如果修改數值失敗則通過循環來執行自旋,直至修改成功。

public final int getAndAddInt (Object var1, Long var2, int var4) {
    int var5;
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
    } while( !this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
    
    return var5;
}

5.自適應自旋

自適應意味著自旋的時間(次數)不固定,而是由前一次在同一個鎖上的自旋時間及鎖的擁有者的狀態來決定。

  • 如果在同一個鎖對象上,自旋等待剛剛成功獲得過鎖,並且持有鎖的線程正在運行中,那麼虛擬機就會認為這次自旋也是很有可能再次成功,進而它將允許自旋等待持續相對更長的時間。
  • 如果對於某個鎖,自旋很少成功獲得過,那在以後嘗試獲取這個鎖時將可能省略掉自旋過程,直接阻塞線程,避免浪費處理器資源。

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