Java锁升级

问题多多，日后再来完善

2019/3/25修改

轻量级锁的加锁过程：发现MarkWord已经偏向其他线程，并且锁还没有释放（持有偏向锁的线程处于同步块?），此时把偏向锁升级成轻量级锁。在线程的栈帧里创建一条锁记录(LockRecord)，把MarkWord拷贝进去(DisplayedMarkWord)，然后修改MarkWord指向锁记录。接着自旋。如果自旋之后还不能获取锁，则膨胀成重量级锁，即修改MarkWord指向monitor对象（互斥变量？）。

轻量级锁的加锁过程：发现MarkWord已经偏向其他线程，但是锁已经释放，则撤销偏向锁，把MarkWord修改成无锁，接着获取偏向锁。（疑问：偏向锁不能自己解锁？）

轻量级锁的解锁过程：通过CAS操作把MarkWord改写成DisplacedMarkWord，也就是恢复到偏向锁。如果修改失败则说明已经是重量级锁了。

Monitor的同步队列包括：

• 竞争队列ContentionList: 等待锁的所有线程。是一个双向列表，新线程（并发）通过CAS操作放入头部，锁的Owner（单线程）从尾部取线程放入EntryList
• 候选队列EntryList: Owner把一个线程移入OnDeck
• OnDeck: 同一时刻只有一个线程在竞争锁
• Owner: 持有锁的线程
• WaitSet: 调用了wait()的线程

基础知识

Mark Word

对象头（Object Header）有一部分叫做Mark Word，记录了锁状态

• 无锁：hash + age + 0 + 01
• 偏向锁：线程ID + epoch + age + 1 + 01 (只有一个线程在重复请求锁)
• 轻量级锁：指向栈帧中锁记录的指针 + 00 (竞争线程数量少，锁持有时间短，能通过自旋获取锁)
• 重量级锁：指向互斥量的指针 + 10 (竞争线程数量多，锁持有时间长)

Displaced Mark Word

线程的栈帧(Stack Frame)中有一块空间用于存放锁记录(Lock Record)，复制了对象头的Mark Word

CAS(Compare and Swap)

乐观锁机制。先比较再修改

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偏向锁升级成轻量级锁

• 线程A请求锁，发现对象的MarkWord是无锁状态，尝试CAS设置为偏向锁状态，并写入线程A的ID
• 线程B也来请求锁，发现MarkWord已经是偏向锁状态，检查线程A是否存在
• 如果此时线程A已经不存在
  • 将MarkWord设置为无锁状态(?)
  • 尝试CAS设置为偏向锁状态，并写入线程B的ID
• 如果此时线程A存在
  • 暂停线程A
  • 在线程A的栈帧中创建锁记录(Lock Record)
  • 将MarkWord复制到该锁记录中
  • 尝试CAS更新MarkWord，指向该锁记录
  • 更新锁记录的Owner指向MarkWord(?)
  • 设置MarkWord为轻量级锁状态
  • 此时MarkWord与DisplacedMarkWord存储了相同的内容(?)
  • 继续执行线程A
  • 线程B自旋来获取锁

轻量级锁膨胀成重量级锁

• 线程A栈帧的锁记录已经复制了MarkWord，并且MarkWord指向了该锁记录
• 线程B来请求锁，发现MarkWord已经是轻量级锁，尝试自旋(?)
• 线程B自旋之后还是获取不到锁(?)
  • 更新MarkWord，指向重量级锁(Mutex Lock)(?)
  • 设置MarkWord为重量级锁状态
  • 阻塞线程B
• 线程A尝试CAS用DisplacedMarkWord替换当前的MarkWord，CAS失败
  • 释放锁
  • 唤醒阻塞的线程