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这个问题是关于偏向锁定的启发式 Java 使用之一。下一段是为未来的读者准备的；我怀疑任何能回答这个问题的人都可以安全地跳过它。

据我了解，曾几何时，人们注意到 Java 有很多线程安全的类，但它们的实例往往只被一个线程使用，因此 Sun 引入了偏向锁定来利用这一点。问题是，如果你“猜错了”并试图偏向一个需要从两个线程使用的锁，那么即使没有争用，偏向也需要撤消（“撤销”），这非常昂贵，以至于JVM 努力避免它，即使这意味着有时会错过偏向锁定可能是一个净赢的情况。

我也知道，有时 JVM 会决定执行“批量”重新偏置，并将某种类型的许多所有锁迁移到不同的线程。这个问题与此无关。出于这个问题的目的，假设我只有两个线程和一个锁。（实际情况更复杂，涉及线程池，但现在让我们忽略它。真的，假装我没有提到它。）进一步假设线程 A 运行一个无限循环，类似于“睡眠几秒钟” ，增加锁定下的整数，重复”。（这并不是真的那么无用，但这应该足以理解这一点。）同时，线程 B 运行一个类似的循环，但睡眠时间是几个小时而不是几秒钟。进一步假设调度器是神奇的并且保证永远不会有任何争用。

现在，假设我们关心线程 A 唤醒和成功增加其整数之间的平均延迟。据我了解，JVM 最初会将锁偏向 A，然后在线程 B 第一次唤醒时撤销偏向。

我的问题是：JVM 是否会意识到它最初的猜测基本上是正确的，从而再次将锁重新偏向线程 A？

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理论上这是可能的，但需要一些额外的条件和特殊的 JVM 设置。

理论

对于某些对象，偏向锁定显然是无利可图的，例如涉及两个或多个线程的生产者-消费者队列。这样的对象必然有锁争用。另一方面，在某些情况下，将一组对象重新偏置到另一个线程的能力是有利可图的，特别是当一个线程分配许多对象并对每个对象执行初始同步操作，但另一个线程对它们执行后续工作时，例如示例基于弹簧的应用程序。

JVM 试图同时涵盖这两个用例并支持 rebaising 和 revocation。请参阅使用偏置锁定和批量重新偏置消除与同步相关的原子操作中的详细说明

换句话说，您的理解：

据我了解，JVM 最初会将锁偏向 A，然后在线程 B 第一次唤醒时撤销偏向。

并非总是如此，即 JVM 足够聪明，可以检测到无竞争的同步并将锁重新偏向另一个线程。

以下是一些实现说明：

  • HotSpot 仅支持批量重新偏置以摊销每个对象偏置撤销的成本，同时保留优化的好处。
  • bulk rebias 和 bulk revoke 共享一个安全点/操作名称 - RevokeBias。这非常令人困惑，需要额外的调查。
  • 当且仅当撤销次数多于BiasedLockingBulkRebiasThreshold和少于BiasedLockingBulkRevokeThreshold且最新撤销不迟于时，后续的批量 rebias 是可能BiasedLockingDecayTime的，其中所有转义变量都是 JVM 属性。请仔细阅读此代码。
  • 您可以使用 property 跟踪安全点事件-XX:+PrintSafepointStatistics。最有趣的是 EnableBiasedLocking、RevokeBias 和 BulkRevokeBias
  • -XX:+TraceBiasedLocking生成一个有趣的日志，其中包含有关 JVM 决策的详细描述。

实践

这是我的复制器，其中一个线程（实际上是主线程）分配监视器对象并对其执行初始同步操作，然后另一个线程执行后续工作：

package samples;

import sun.misc.Unsafe;

import java.lang.reflect.Field;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

import static java.lang.System.out;

public class BiasLocking {

    private static final Unsafe U;
    private static final long OFFSET = 0L;

    static {

        try {
            Field unsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
            unsafe.setAccessible(true);
            U = (Unsafe) unsafe.get(null);
        } catch (Exception e) {
            throw new IllegalStateException(e);
        }
    }


    public static void main(String[] args) throws Exception {

        ExecutorService thread = Executors.newSingleThreadExecutor();

        for (int i = 0; i < 15; i++) {
            final Monitor a = new Monitor();
            synchronized (a) {
                out.println("Main thread \t\t" + printHeader(a));
            }

            thread.submit(new Callable<Object>() {
                @Override
                public Object call() throws Exception {
                    synchronized (a) {
                        out.println("Work thread \t\t" + printHeader(a));
                    }
                    return null;
                }
            }).get();
        }

        thread.shutdown();
    }

    private static String printHeader(Object a) {
        int word = U.getInt(a, OFFSET);
        return Integer.toHexString(word);
    }

    private static class Monitor {
        // mutex object
    }

}

为了重现我的结果，请使用以下 JVM 参数：

  • -XX:+UseBiasedLocking - 不需要，默认使用
  • -XX:BiasedLockingStartupDelay=0 - 默认有延迟4s
  • -XX:+PrintSafepointStatistics -XX:PrintSafepointStatisticsCount=1 - 启用安全点日志
  • -XX:+TraceBiasedLocking - 非常有用的日志
  • -XX:BiasedLockingBulkRebiasThreshold=1 - 在我的示例中减少迭代次数

在测试过程中，JVM 决定重新启动监视器而不是撤销

Main thread         0x7f5af4008805  <-- this is object's header word contains thread id 
* Beginning bulk revocation (kind == rebias) because of object 0x00000000d75631d0 , mark 0x00007f5af4008805 , type samples.BiasLocking$Monitor
* Ending bulk revocation
  Rebiased object toward thread 0x00007f5af415d800
         vmop                    [threads: total initially_running wait_to_block]    [time: spin block sync cleanup vmop] page_trap_count
0.316: BulkRevokeBias                   [      10          0              0    ]      [     0     0     0     0     0    ]  0 
Work thread         0x7f5af415d905  <-- this is object's header word contains thread id => biased

下一步是将锁定重新偏向主线程。这部分是最难的，因为我们必须达到以下启发式：

  Klass* k = o->klass();
  jlong cur_time = os::javaTimeMillis();
  jlong last_bulk_revocation_time = k->last_biased_lock_bulk_revocation_time();
  int revocation_count = k->biased_lock_revocation_count();
  if ((revocation_count >= BiasedLockingBulkRebiasThreshold) &&
      (revocation_count <  BiasedLockingBulkRevokeThreshold) &&
      (last_bulk_revocation_time != 0) &&
      (cur_time - last_bulk_revocation_time >= BiasedLockingDecayTime)) {
    // This is the first revocation we've seen in a while of an
    // object of this type since the last time we performed a bulk
    // rebiasing operation. The application is allocating objects in
    // bulk which are biased toward a thread and then handing them
    // off to another thread. We can cope with this allocation
    // pattern via the bulk rebiasing mechanism so we reset the
    // klass's revocation count rather than allow it to increase
    // monotonically. If we see the need to perform another bulk
    // rebias operation later, we will, and if subsequently we see
    // many more revocation operations in a short period of time we
    // will completely disable biasing for this type.
    k->set_biased_lock_revocation_count(0);
    revocation_count = 0;
  }

您可以使用 JVM 参数和我的示例来达到此启发式方法，但请记住，这非常困难，有时需要 JVM 调试。

于 2017-09-24T06:30:05.383 回答