解释轻量级锁的概念及其在 Java 并发编程中的应用。
轻量级锁是Java中一种锁优化策略,它的主要目的是在无竞争的情况下减少不必要的重量级锁(如synchronized)的开销。轻量级锁是基于Java对象头中的Mark Word实现的,它在多线程竞争不激烈的情况下可以显著提高性能。
轻量级锁的工作原理如下:
- 当线程尝试获取锁时,首先检查对象头中的Mark Word是否有其他线程已经加锁。如果没有,线程将尝试使用CAS(Compare-and-Swap)操作将对象头的Mark Word设置为指向当前线程的锁记录。
-
如果CAS操作成功,线程成功获取轻量级锁。在这种情况下,其他线程尝试获取锁时会发现对象头已被修改,因此它们会进入自旋状态,尝试在未来某个时间点再次获取锁。
-
如果CAS操作失败,说明其他线程已经获取了轻量级锁。此时,当前线程会检查对象头中的Mark Word是否指向自己的锁记录。如果是,说明当前线程已经持有轻量级锁,可以继续执行;如果不是,则说明有竞争发生,轻量级锁会升级为重量级锁,当前线程会被阻塞。
轻量级锁在多线程竞争不激烈的情况下可以减少不必要的性能开销,但在竞争激烈的情况下,频繁的自旋操作可能会导致性能下降。因此,轻量级锁最适用于锁的争用程度较低的场景。