对线面试官 - Java虚拟机对锁的优化

我们之间有聊到过关于Synchronized关键字的相关特性，其主要特性便是保证了原子性和可见性。并且是可重入的。

本次给大家带来的便是Java虚拟机对Synchronized后期做了哪些优化模拟一些面试题，希望能够帮助小伙伴。步入正题：

面试官：之前咱们有聊过关于Java关键字Synchronized和Volatile其特性和相关原理。我看你有提到过在JDK1.6对Synchronized关键字做了一些优化，针对这一方面能展开聊聊做了什么优化吗？

派大星：可以的。首先Synchronized在JDK1.6之后引入了锁升级(偏向锁、自旋锁、重量级锁)的概念，而非是直接申请操作系统级别的重量级锁，这本身就是优化的一个点。其次细节上的优化大致有如下几个点：

• 锁消除：锁消除是JIT编译器对Synchronized锁做的优化之一，其方式就是在编译的时候，JIT会通过逃逸分析技术来分析Synchronized锁对象是不是只可能被一个线程来枷锁，没有其它线程来竞争枷锁，如果是这样的话，编译的时候就不需要monitorenter和monitorexit的指令。也就是说当仅有一个线程争用锁的时候，就可以消除这个锁了。
• 锁粗化：锁粗化的意思是在JIT编译器编译的时候如果发现代码里存在连续多次加锁释放锁的代码，会将其合并为一个锁，也就是将锁粗化了。避免了频繁多次加锁释放锁。
• 偏向锁：首先因为Synchronized中的monitorenter和 monitorexit指令是要使用CAS操作加锁和释放锁的，开销相对比较大，因此如果发现大概率只有一个线程会主要竞争一个锁，那么此时就会给这个锁维护一个偏好(Bias)，后面它加锁和释放锁，基于Bias来执行，不需要通过CAS。这样性能也会提升很多。但是如果出现来其它的线程来竞争这个锁，此时就会将分配给之前那个线程的Bias偏好收回。
• 轻量级锁：由于竞争锁太过激烈，偏向锁没有成功实现，此时就会尝试使用轻量级锁的方式来加锁，其操作就是将对象头的Mark Word里的轻量级指针(monitor)指向自己，然后去和ObjectMonitor(是monitor指针指向外部的一个C++实现对象)里加锁的的线程是不是一个，如果是一个则会重入加锁，如果不是一个那么就会加锁失败。

面试官：不错，那你知道CAS硬件底层原理是怎么实现的吗？

派大星：其实底层是和MESI有关系的，简单来讲就是通过独占锁的机制（这里其它处理器的数据就会全部失效），然后将数据查询出来，并进行比较，最后再写回去。也就是CAS操作。