Java锁优化

        我们在多线程编程的过程中，对于锁的使用有一些可以优化的地方。下面介绍一下，自己在写业务代码中需要注意的问题和JVM对锁的优化操作。
业务代码中的注意事项

• 减少锁的持有时间：意思就是在同步快内部的代码，对于不需要同步控制的代码片段，尽量不要写在同步快内部。
• 减小锁粒度：这个可以用JDK中的ConcurrentHashMap作为类比，将原先的对整个Map加锁，调整为对每个片段加锁。
• 读写分离替换独占锁：也就是在有读有写的场景下（最好是读大于写），使用ReadWriteLock替换ReentrantLock，从而提高性能。
• 锁分离：这个可以使用JDK中的BlockingQueue来类比，在操作队列的过程中，分别对队列两端做同步控制，从而使出队/入队两类操作分离。
• 锁粗化：当同一个监视器对象的2个同步块，并且同步块之间只有很少的代码片段（耗时短），这个时候可以将2个同步块合并为1个同步块，从而减少线程上下文切换的开销。

JVM的锁优化
        java中的锁，存放在监视器对象的对象头的Mark Word里面。在32位的虚拟机中，一个字宽等于4个字节（32bit）。如果对象类型为数组，则用3个字宽（Word）表示对象头；如果类型为非数组，则使用2个字宽表示。如下图所示：

        在程序运行的过程中，对象头中的Mark Word可能有以下情况：

偏向锁
        java1.6中为了减少获得锁和释放锁带来的性能损耗，引入了“偏向锁”和“轻量级锁”。所以JDK1.6里锁一共有4中状态：无锁、偏向锁、轻量级锁和重量级锁，锁会随着竞争的不断加剧而逐渐升级。（锁一旦升级就不能降级，这也是为了提高效率）
        所谓偏向锁，就是锁会偏向于已经占有锁的线程，这种锁容易出现在没有竞争的情况下。在没有竞争的情况下，当获得锁的线程再次进入同步块时，不需要做同步处理。当其他线程请求锁的时候，该锁的偏向模式结束。JVM使用：-XX:+UseBiasedLocking参数启用偏向锁（1.6以后默认启用）。但是需要注意一点的是：在竞争激烈的场景下，开启偏向锁会增加系统的负担。

        偏向锁在存在竞争时，首先会撤销偏向模式，转为无锁状态（不可偏向），然后再升级为轻量级锁：

轻量级锁
        当偏向锁失效时，线程间会竞争轻量级锁。此时会使用CAS修改对象头的Mark Word，如果成功获得锁，则执行同步块。若获取不到，自旋操作后，升级为重量级锁。
自旋锁
        当线程竞争轻量级锁失败后，此时并不会立即在操作系统层面挂起，而是做一些空循环，也就是所谓的自旋锁。系统希望在自旋的过程中可以获得锁。如果若干次之后还未获得到，则进入阻塞状态，加重量级锁。
重量级锁
        这里就是指上面锁竞争的最后一道关卡，进入了线程挂起的状态。此时如果获取不到锁，线程就不走了。
        由轻量级锁膨胀为重量级锁的过程如下所示：

        从以上两个流程看来，如果打开了偏向锁，首先会使用偏向锁；如果偏向锁失败，等待偏向锁撤销后（其他线程撤销），加轻量级锁；如果轻量级锁业竞争失败，那么此时会进入到自旋锁操作；自旋超时之后，则进入重量级锁，在操作系统层面挂起等待。
锁消除
        锁消除相关联的一项技术就是逃逸分析。就是分析某一个变量会不会在一个作用域外部引用。例如我们在方法内部的变量中，使用了StringBuffer sb处理了字符串。那么在实际的执行过程中，虚拟机会消除StringBuffer内部的同步控制，意思就是这个过程不需要加锁。还有一点需要注意的是String str = a + b; 这种字符串拼接代码，在JDK1.5以前会转化为StringBuffer的append()处理；在1.5及以后版本，会转化为StringBuilder的append()处理。
        可以使用-XX:+DoEscapeAnalysis打开逃逸分析；使用-XX:+EliminateLocks打开锁消除。


参考：《深入理解java虚拟机》 http://www.importnew.com/21933.html

链接：http://moguhu.com/article/detail?articleId=39