一文详解synchronized

一文详解synchronized用户态与内核态JDK早期,synchronized 叫做重量级锁, 因为申请锁资源必须通过kernel, 系统调用 int ox80中断;hel

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用户态与内核态

JDK早期,synchronized 叫做重量级锁, 因为申请锁资源必须通过kernel, 系统调用 int ox80中断

;hello.asm ;write(int fd, const void *buffer, size_t nbytes) section data    msg db "Hello", 0xA    len equ $ - msg section .text global _start _start:    mov edx, len    mov ecx, msg    mov ebx, 1 ;文件描述符1 std_out    mov eax, 4 ;write函数系统调用号 4    int 0x80    mov ebx, 0    mov eax, 1 ;exit函数系统调用号    int 0x80 

CAS

Compare And Swap (Compare And Exchange) / 自旋 / 自旋锁 / 无锁 (无重量锁)

因为经常配合循环操作,直到完成为止,所以泛指一类操作

cas(v, a, b) ,变量v,期待值a, 修改值b

ABA问题,你的女朋友在离开你的这段儿时间经历了别的人,自旋就是你空转等待,一直等到她接纳你为止

解决办法(版本号 AtomicStampedReference),基础类型简单值不需要版本号

Unsafe

AtomicInteger:

public final int incrementAndGet() {        for (;;) {            int current = get();            int next = current + 1;            if (compareAndSet(current, next))                return next;       }   } public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);   }

Unsafe:

public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);

运用:

package com.mashibing.jol; import sun.misc.Unsafe; import java.lang.reflect.Field; public class T02_TestUnsafe {    int i = 0;    private static T02_TestUnsafe t = new T02_TestUnsafe();    public static void main(String[] args) throws Exception {        //Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();        Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];        unsafeField.setAccessible(true);        Unsafe unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);        Field f = T02_TestUnsafe.class.getDeclaredField("i");        long offset = unsafe.objectFieldOffset(f);        System.out.println(offset);        boolean success = unsafe.compareAndSwapInt(t, offset, 0, 1);        System.out.println(success);        System.out.println(t.i);        //unsafe.compareAndSwapInt()   } }

jdk8u: unsafe.cpp:

cmpxchg = compare and exchange

UNSAFE_ENTRY(jboolean, Unsafe_CompareAndSwapInt(JNIEnv *env, jobject unsafe, jobject obj, jlong offset, jint e, jint x))  UnsafeWrapper("Unsafe_CompareAndSwapInt");  oop p = JNIHandles::resolve(obj);  jint* addr = (jint *) index_oop_from_field_offset_long(p, offset);  return (jint)(Atomic::cmpxchg(x, addr, e)) == e; UNSAFE_END

jdk8u: atomic_linux_x86.inline.hpp 93行

is_MP = Multi Processor

inline jint     Atomic::cmpxchg   (jint     exchange_value, volatile jint*     dest, jint     compare_value) {  int mp = os::is_MP();  __asm__ volatile (LOCK_IF_MP(%4) "cmpxchgl %1,(%3)"                   : "=a" (exchange_value)                   : "r" (exchange_value), "a" (compare_value), "r" (dest), "r" (mp)                   : "cc", "memory");  return exchange_value; }

jdk8u: os.hpp is_MP()

  static inline bool is_MP() {    // During bootstrap if _processor_count is not yet initialized    // we claim to be MP as that is safest. If any platform has a    // stub generator that might be triggered in this phase and for    // which being declared MP when in fact not, is a problem - then    // the bootstrap routine for the stub generator needs to check    // the processor count directly and leave the bootstrap routine    // in place until called after initialization has ocurred.    return (_processor_count != 1) || AssumeMP; }

jdk8u: atomic_linux_x86.inline.hpp

#define LOCK_IF_MP(mp) "cmp $0, " #mp "; je 1f; lock; 1: "

最终实现:

cmpxchg = cas修改变量值

lock cmpxchg 指令

硬件:

lock指令在执行后面指令的时候锁定一个北桥信号

(不采用锁总线的方式)

markword

工具:JOL = Java Object Layout

<dependencies>        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jol/jol-core -->        <dependency>            <groupId>org.openjdk.jol</groupId>            <artifactId>jol-core</artifactId>            <version>0.9</version>        </dependency>    </dependencies>

jdk8u: markOop.hpp

// Bit-format of an object header (most significant first, big endian layout below): // // 32 bits: // -------- //             hash:25 ------------>| age:4   biased_lock:1 lock:2 (normal object) //             JavaThread*:23 epoch:2 age:4   biased_lock:1 lock:2 (biased object) //             size:32 ------------------------------------------>| (CMS free block) //             PromotedObject*:29 ---------->| promo_bits:3 ----->| (CMS promoted object) // // 64 bits: // -------- // unused:25 hash:31 -->| unused:1   age:4   biased_lock:1 lock:2 (normal object) // JavaThread*:54 epoch:2 unused:1   age:4   biased_lock:1 lock:2 (biased object) // PromotedObject*:61 --------------------->| promo_bits:3 ----->| (CMS promoted object) // size:64 ----------------------------------------------------->| (CMS free block) // // unused:25 hash:31 -->| cms_free:1 age:4   biased_lock:1 lock:2 (COOPs && normal object) // JavaThread*:54 epoch:2 cms_free:1 age:4   biased_lock:1 lock:2 (COOPs && biased object) // narrowOop:32 unused:24 cms_free:1 unused:4 promo_bits:3 ----->| (COOPs && CMS promoted object) // unused:21 size:35 -->| cms_free:1 unused:7 ------------------>| (COOPs && CMS free block)

synchronized的横切面详解

  1. synchronized原理
  2. 升级过程
  3. 汇编实现
  4. vs reentrantLock的区别

java源码层级

synchronized(o)

字节码层级

monitorenter moniterexit

JVM层级(Hotspot)

package com.mashibing.insidesync; import org.openjdk.jol.info.ClassLayout; public class T01_Sync1 {      public static void main(String[] args) {        Object o = new Object();        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());   } }
com.mashibing.insidesync.T01_Sync1$Lock object internals: OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE      0     4   (object header)  05 00 00 00 (00000101 00000000 00000000 00000000) (5)      4     4   (object header)  00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)      8     4   (object header)  49 ce 00 20 (0  00000000 00) ()     12     4       (loss due to the next object alignment) Instance size: 16 bytes Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total
com.mashibing.insidesync.T02_Sync2$Lock object internals: OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE      0     4   (object header)  05 90 2e 1e (00000101  00 00011110) ()      4     4   (object header)  1b 02 00 00 (00011011 00000010 00000000 00000000) (539)      8     4   (object header)  49 ce 00 20 (0  00000000 00) ()     12     4       (loss due to the next object alignment) Instance size: 16 bytes Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes tota

InterpreterRuntime:: monitorenter方法

IRT_ENTRY_NO_ASYNC(void, InterpreterRuntime::monitorenter(JavaThread* thread, BasicObjectLock* elem)) #ifdef ASSERT  thread->last_frame().interpreter_frame_verify_monitor(elem); #endif  if (PrintBiasedLockingStatistics) {    Atomic::inc(BiasedLocking::slow_path_entry_count_addr()); }  Handle h_obj(thread, elem->obj());  assert(Universe::heap()->is_in_reserved_or_null(h_obj()),         "must be NULL or an object");  if (UseBiasedLocking) {    // Retry fast entry if bias is revoked to avoid unnecessary inflation    ObjectSynchronizer::fast_enter(h_obj, elem->lock(), true, CHECK); } else {    ObjectSynchronizer::slow_enter(h_obj, elem->lock(), CHECK); }  assert(Universe::heap()->is_in_reserved_or_null(elem->obj()),         "must be NULL or an object"); #ifdef ASSERT  thread->last_frame().interpreter_frame_verify_monitor(elem); #endif IRT_END

synchronizer.cpp

revoke_and_rebias

void ObjectSynchronizer::fast_enter(Handle obj, BasicLock* lock, bool attempt_rebias, TRAPS) { if (UseBiasedLocking) {    if (!SafepointSynchronize::is_at_safepoint()) {      BiasedLocking::Condition cond = BiasedLocking::revoke_and_rebias(obj, attempt_rebias, THREAD);      if (cond == BiasedLocking::BIAS_REVOKED_AND_REBIASED) {        return;     }   } else {      assert(!attempt_rebias, "can not rebias toward VM thread");      BiasedLocking::revoke_at_safepoint(obj);   }    assert(!obj->mark()->has_bias_pattern(), "biases should be revoked by now"); } slow_enter (obj, lock, THREAD) ; }
void ObjectSynchronizer::slow_enter(Handle obj, BasicLock* lock, TRAPS) {  markOop mark = obj->mark();  assert(!mark->has_bias_pattern(), "should not see bias pattern here");  if (mark->is_neutral()) {    // Anticipate successful CAS -- the ST of the displaced mark must    // be visible <= the ST performed by the CAS.    lock->set_displaced_header(mark);    if (mark == (markOop) Atomic::cmpxchg_ptr(lock, obj()->mark_addr(), mark)) {      TEVENT (slow_enter: release stacklock) ;      return ;   }    // Fall through to inflate() ... } else  if (mark->has_locker() && THREAD->is_lock_owned((address)mark->locker())) {    assert(lock != mark->locker(), "must not re-lock the same lock");    assert(lock != (BasicLock*)obj->mark(), "don't relock with same BasicLock");    lock->set_displaced_header(NULL);    return; } #if 0  // The following optimization isn't particularly useful.  if (mark->has_monitor() && mark->monitor()->is_entered(THREAD)) {    lock->set_displaced_header (NULL) ;    return ; } #endif  // The object header will never be displaced to this lock,  // so it does not matter what the value is, except that it  // must be non-zero to avoid looking like a re-entrant lock,  // and must not look locked either.  lock->set_displaced_header(markOopDesc::unused_mark());  ObjectSynchronizer::inflate(THREAD, obj())->enter(THREAD); }

inflate方法:膨胀为重量级锁

锁升级过程

JDK8 markword实现表:

自旋锁什么时候升级为重量级锁?

如果竞争加剧 竞争加剧:有线程超过10次自旋, -XX:PreBlockSpin, 或者自旋线程数超过CPU核数的一半, 1.6之后,加入自适应自旋 Adapative Self Spinning , JVM自己控制 升级重量级锁:-> 向操作系统申请资源,linux mutex , CPU从3级-0级系统调用,线程挂起,进入等待队列,等待操作系统的调度,然后再映射回用户空间

为什么有自旋锁还需要重量级锁?

自旋是消耗CPU资源的,如果锁的时间长,或者自旋线程多,CPU会被大量消耗

重量级锁有等待队列,所有拿不到锁的进入等待队列,不需要消耗CPU资源

偏向锁是否一定比自旋锁效率高?

偏向锁是没有必要设置锁竞争机制的

自旋锁是在偏向锁的基础上,每一个线程生成一个LR(Lock Record)

不一定,在明确知道会有多线程竞争的情况下,偏向锁肯定会涉及锁撤销,这时候直接使用自旋锁

JVM启动过程,会有很多线程竞争(明确),所以默认情况启动时不打开偏向锁,过一段儿时间再打开

new – 偏向锁 – 轻量级锁 (无锁, 自旋锁,自适应自旋)- 重量级锁

synchronized优化的过程和markword息息相关

用markword中最低的三位代表锁状态 其中1位是偏向锁位 两位是普通锁位

  1. Object o = new Object() 锁 = 0 01 无锁态 注意:如果偏向锁打开,默认是匿名偏向状态
  2. o.hashCode() 001 + hashcode00000001 00 00
    0 00000000 00000000 00000000little endian big endian 00000000 00000000 00000000 0 00 00 00000000
  3. 默认synchronized(o) 00 -> 轻量级锁 默认情况 偏向锁有个时延,默认是4秒 why? 因为JVM虚拟机自己有一些默认启动的线程,里面有好多sync代码,这些sync代码启动时就知道肯定会有竞争,如果使用偏向锁,就会造成偏向锁不断的进行锁撤销和锁升级的操作,效率较低。-XX:BiasedLockingStartupDelay=0
  4. 如果设定上述参数 new Object () – > 101 偏向锁 ->线程ID为0 -> Anonymous BiasedLock 打开偏向锁,new出来的对象,默认就是一个可偏向匿名对象101
  5. 如果有线程上锁 上偏向锁,指的就是,把markword的线程ID改为自己线程ID的过程 偏向锁不可重偏向 批量偏向 批量撤销
  6. 如果有线程竞争 撤销偏向锁,升级轻量级锁 线程在自己的线程栈生成LockRecord ,用CAS操作将markword设置为指向自己这个线程的LR的指针,设置成功者得到锁
  7. 如果竞争加剧 竞争加剧:有线程超过10次自旋, -XX:PreBlockSpin, 或者自旋线程数超过CPU核数的一半, 1.6之后,加入自适应自旋 Adapative Self Spinning , JVM自己控制 升级重量级锁:-> 向操作系统申请资源,linux mutex , CPU从3级-0级系统调用,线程挂起,进入等待队列,等待操作系统的调度,然后再映射回用户空间

(以上实验环境是JDK11,打开就是偏向锁,而JDK8默认对象头是无锁)

偏向锁默认是打开的,但是有一个时延,如果要观察到偏向锁,应该设定参数

如果计算过对象的hashCode,则对象无法进入偏向状态!

轻量级锁重量级锁的hashCode存在与什么地方?

答案:线程栈中,轻量级锁的LR中,或是代表重量级锁的ObjectMonitor的成员中

关于epoch: (不重要)

批量重偏向与批量撤销渊源:从偏向锁的加锁解锁过程中可看出,当只有一个线程反复进入同步块时,偏向锁带来的性能开销基本可以忽略,但是当有其他线程尝试获得锁时,就需要等到safe point时,再将偏向锁撤销为无锁状态或升级为轻量级,会消耗一定的性能,所以在多线程竞争频繁的情况下,偏向锁不仅不能提高性能,还会导致性能下降。于是,就有了批量重偏向与批量撤销的机制。

原理以class为单位,为每个class维护解决场景批量重偏向(bulk rebias)机制是为了解决:一个线程创建了大量对象并执行了初始的同步操作,后来另一个线程也来将这些对象作为锁对象进行操作,这样会导致大量的偏向锁撤销操作。批量撤销(bulk revoke)机制是为了解决:在明显多线程竞争剧烈的场景下使用偏向锁是不合适的。

一个偏向锁撤销计数器,每一次该class的对象发生偏向撤销操作时,该计数器+1,当这个值达到重偏向阈值(默认20)时,JVM就认为该class的偏向锁有问题,因此会进行批量重偏向。每个class对象会有一个对应的epoch字段,每个处于偏向锁状态对象的Mark Word中也有该字段,其初始值为创建该对象时class中的epoch的值。每次发生批量重偏向时,就将该值+1,同时遍历JVM中所有线程的栈,找到该class所有正处于加锁状态的偏向锁,将其epoch字段改为新值。下次获得锁时,发现当前对象的epoch值和class的epoch不相等,那就算当前已经偏向了其他线程,也不会执行撤销操作,而是直接通过CAS操作将其Mark Word的Thread Id 改成当前线程Id。当达到重偏向阈值后,假设该class计数器继续增长,当其达到批量撤销的阈值后(默认40),JVM就认为该class的使用场景存在多线程竞争,会标记该class为不可偏向,之后,对于该class的锁,直接走轻量级锁的逻辑。

没错,我就是厕所所长

加锁,指的是锁定对象

锁升级的过程

JDK较早的版本 OS的资源 互斥量 用户态 -> 内核态的转换 重量级 效率比较低

现代版本进行了优化

无锁 – 偏向锁 -轻量级锁(自旋锁)-重量级锁

偏向锁 – markword 上记录当前线程指针,下次同一个线程加锁的时候,不需要争用,只需要判断线程指针是否同一个,所以,偏向锁,偏向加锁的第一个线程 。hashCode备份在线程栈上 线程销毁,锁降级为无锁

有争用 – 锁升级为轻量级锁 – 每个线程有自己的LockRecord在自己的线程栈上,用CAS去争用markword的LR的指针,指针指向哪个线程的LR,哪个线程就拥有锁

自旋超过10次,升级为重量级锁 – 如果太多线程自旋 CPU消耗过大,不如升级为重量级锁,进入等待队列(不消耗CPU)-XX:PreBlockSpin

自旋锁在 JDK1.4.2 中引入,使用 -XX:+UseSpinning 来开启。JDK 6 中变为默认开启,并且引入了自适应的自旋锁(适应性自旋锁)。

自适应自旋锁意味着自旋的时间(次数)不再固定,而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定。如果在同一个锁对象上,自旋等待刚刚成功获得过锁,并且持有锁的线程正在运行中,那么虚拟机就会认为这次自旋也是很有可能再次成功,进而它将允许自旋等待持续相对更长的时间。如果对于某个锁,自旋很少成功获得过,那在以后尝试获取这个锁时将可能省略掉自旋过程,直接阻塞线程,避免浪费处理器资源。

偏向锁由于有锁撤销的过程revoke,会消耗系统资源,所以,在锁争用特别激烈的时候,用偏向锁未必效率高。还不如直接使用轻量级锁。

锁重入

sychronized是可重入锁

重入次数必须记录,因为要解锁几次必须得对应

偏向锁 自旋锁 -> 线程栈 -> LR + 1(hashcode存在与LR(Lock Record 上。只记录第一次的值。后面重入为null))

重量级锁 -> ? ObjectMonitor字段上

synchronized最底层实现

 public class T {    static volatile int i = 0;        public static void n() { i++; }        public static synchronized void m() {}        publics static void main(String[] args) {        for(int j=0; j<1000_000; j++) {            m();            n();       }   } } 

java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly T

C1 Compile Level 1 (一级优化)

C2 Compile Level 2 (二级优化)

找到m() n()方法的汇编码,会看到 lock comxchg …..指令

synchronized vs Lock (CAS)

 在高争用 高耗时的环境下synchronized效率更高 在低争用 低耗时的环境下CAS效率更高 synchronized到重量级之后是等待队列(不消耗CPU) CAS(等待期间消耗CPU) 一切以实测为准

锁消除 lock eliminate

public void add(String str1,String str2){         StringBuffer sb = new StringBuffer();         sb.append(str1).append(str2); }

我们都知道 StringBuffer 是线程安全的,因为它的关键方法都是被 synchronized 修饰过的,但我们看上面这段代码,我们会发现,sb 这个引用只会在 add 方法中使用,不可能被其它线程引用(因为是局部变量,栈私有),因此 sb 是不可能共享的资源,JVM 会自动消除 StringBuffer 对象内部的锁。

锁粗化 lock coarsening

public String test(String str){             int i = 0;       StringBuffer sb = new StringBuffer():       while(i < 100){           sb.append(str);           i++;       }       return sb.toString(): }

JVM 会检测到这样一连串的操作都对同一个对象加锁(while 循环内 100 次执行 append,没有锁粗化的就要进行 100 次加锁/解锁),此时 JVM 就会将加锁的范围粗化到这一连串的操作的外部(比如 while 虚幻体外),使得这一连串操作只需要加一次锁即可。

锁降级(不重要)

https://www.zhihu.com/question/

其实,只被VMThread访问,降级也就没啥意义了。所以可以简单认为锁降级不存在!

超线程

一个ALU + 两组Registers + PC

参考资料

http://openjdk.java.net/groups/hotspot/docs/HotSpotGlossary.html

volatile的用途

1.线程可见性

package com.mashibing.testvolatile; public class T01_ThreadVisibility {    private static volatile boolean flag = true;    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        new Thread(()-> {            while (flag) {                //do sth           }            System.out.println("end");       }, "server").start();        Thread.sleep(1000);        flag = false;   } }

2.防止指令重排序

问题:DCL单例需不需要加volatile?

CPU的基础知识

  • 缓存行对齐 缓存行64个字节是CPU同步的基本单位,缓存行隔离会比伪共享效率要高 Disruptorpackage com.mashibing.juc.c_028_FalseSharing;

    public class T02_CacheLinePadding {
    private static class Padding {
    public volatile long p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7; //
    }

    private static class T extends Padding {
    public volatile long x = 0L;
    }

    public static T[] arr = new T[2];

    static {
    arr[0] = new T();
    arr[1] = new T();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
    Thread t1 = new Thread(()->{
    for (long i = 0; i < 1000_0000L; i++) {
    arr[0].x = i;
    }
    });

    Thread t2 = new Thread(()->{
    for (long i = 0; i < 1000_0000L; i++) {
    arr[1].x = i;
    }
    });

    final long start = System.nanoTime();
    t1.start();
    t2.start();
    t1.join();
    t2.join();
    System.out.println((System.nanoTime() start)/100_0000);
    }
    }
    MESI

  • 伪共享
  • 合并写 CPU内部的4个字节的Bufferpackage com.mashibing.juc.c_029_WriteCombining;

    public final class WriteCombining {

    private static final int ITERATIONS = Integer.MAX_VALUE;
    private static final int ITEMS = 1 << 24;
    private static final int MASK = ITEMS 1;

    private static final byte[] arrayA = new byte[ITEMS];
    private static final byte[] arrayB = new byte[ITEMS];
    private static final byte[] arrayC = new byte[ITEMS];
    private static final byte[] arrayD = new byte[ITEMS];
    private static final byte[] arrayE = new byte[ITEMS];
    private static final byte[] arrayF = new byte[ITEMS];

    public static void main(final String[] args) {

    for (int i = 1; i <= 3; i++) {
    System.out.println(i + ” SingleLoop duration (ns) = “ + runCaseOne());
    System.out.println(i + ” SplitLoop duration (ns) = “ + runCaseTwo());
    }
    }

    public static long runCaseOne() {
    long start = System.nanoTime();
    int i = ITERATIONS;

    while (i != 0) {
    int slot = i & MASK;
    byte b = (byte) i;
    arrayA[slot] = b;
    arrayB[slot] = b;
    arrayC[slot] = b;
    arrayD[slot] = b;
    arrayE[slot] = b;
    arrayF[slot] = b;
    }
    return System.nanoTime() start;
    }

    public static long runCaseTwo() {
    long start = System.nanoTime();
    int i = ITERATIONS;
    while (i != 0) {
    int slot = i & MASK;
    byte b = (byte) i;
    arrayA[slot] = b;
    arrayB[slot] = b;
    arrayC[slot] = b;
    }
    i = ITERATIONS;
    while (i != 0) {
    int slot = i & MASK;
    byte b = (byte) i;
    arrayD[slot] = b;
    arrayE[slot] = b;
    arrayF[slot] = b;
    }
    return System.nanoTime() start;
    }
    }

  • 指令重排序package com.mashibing.jvm.c3_jmm;

    public class T04_Disorder {
    private static int x = 0, y = 0;
    private static int a = 0, b =0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    int i = 0;
    for(;;) {
    i++;
    x = 0; y = 0;
    a = 0; b = 0;
    Thread one = new Thread(new Runnable() {
    public void run() {
    //由于线程one先启动,下面这句话让它等一等线程two. 读着可根据自己电脑的实际性能适当调整等待时间.
    //shortWait();
    a = 1;
    x = b;
    }
    });

    Thread other = new Thread(new Runnable() {
    public void run() {
    b = 1;
    y = a;
    }
    });
    one.start();other.start();
    one.join();other.join();
    String result = “第” + i + “次 (“ + x + “,” + y + “)”;
    if(x == 0 && y == 0) {
    System.err.println(result);
    break;
    }
    else {
    //System.out.println(result);
    }
    }
    }

    public static void shortWait(long interval){
    long start = System.nanoTime();
    long end;
    do{
    end = System.nanoTime();
    }
    while(start + interval >= end);
    }
    }

系统底层如何实现数据一致性

  1. MESI如果能解决,就使用MESI
  2. 如果不能,就锁总线

系统底层如何保证有序性

  1. 内存屏障sfence mfence lfence等系统原语
  2. 锁总线

volatile如何解决指令重排序

1: volatile i

2: ACC_VOLATILE

3: JVM的内存屏障

屏障两边的指令不可以重排!保障有序!

4:hotspot实现

bytecodeinterpreter.cpp

int field_offset = cache->f2_as_index();          if (cache->is_volatile()) {            if (support_IRIW_for_not_multiple_copy_atomic_cpu) {              OrderAccess::fence();           }

orderaccess_linux_x86.inline.hpp

inline void OrderAccess::fence() {  if (os::is_MP()) {    // always use locked addl since mfence is sometimes expensive #ifdef AMD64    __asm__ volatile ("lock; addl $0,0(%%rsp)" : : : "cc", "memory"); #else    __asm__ volatile ("lock; addl $0,0(%%esp)" : : : "cc", "memory"); #endif } }

用hsdis观察synchronized和volatile

  1. 安装hsdis (自行百度)
  2. 代码public class T {

    public static volatile int i = 0;

    public static void main(String[] args) {
    for(int i=0; i<; i++) {
    m();
    n();
    }
    }

    public static synchronized void m() {

    }

    public static void n() {
    i = 1;
    }
    }

  3. java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly T > 1.txt

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