這個(gè)問(wèn)題不好回答了,回答這個(gè)問(wèn)題我們至少做好被別人深挖2層的準(zhǔn)備,那么你就要看你自己哪塊掌握的比較好,讓他偏向你比較擅長(zhǎng)那么地方,不要被帶偏了,我們先看看別人會(huì)怎么問(wèn):
1、怎么實(shí)現(xiàn)鎖優(yōu)化呢?自旋鎖,鎖粗化,鎖消除,偏向鎖,輕量級(jí)鎖。
2、介紹一下自旋鎖(上面其中任何一個(gè))?為什么引入自旋鎖?
自旋鎖就是在請(qǐng)求獲取鎖,又不能馬上獲取到時(shí),讓當(dāng)前線程在不放棄處理器執(zhí)行時(shí)間的情況下執(zhí)行忙循環(huán),嘗試等待鎖被釋放,再獲取鎖。引入自旋鎖是為了節(jié)省線程掛起和恢復(fù)的開銷。
3、你剛剛說(shuō)引入自旋鎖節(jié)省了線程掛起和恢復(fù)的開銷,但循環(huán)也是需要占用處理器時(shí)間的,那這個(gè)自旋的次數(shù)如何控制?
默認(rèn)是10次,也可以通過(guò)JVM參數(shù)-XX:PreBlockSpin配置,當(dāng)然這些自旋都是固定的,所以引入了自適應(yīng)自旋鎖,自旋的次數(shù)由前一次在同一個(gè)鎖上的自旋次數(shù)和鎖的擁有者的狀態(tài)來(lái)決定。如果前面線程成功獲取鎖并且正常運(yùn)行,那么本次獲取鎖的可能性很大,所以自旋的次數(shù)相對(duì)多一些;如果前面線程很少成功獲取鎖,那么本次獲取鎖的概率也很小,就可能不執(zhí)行自旋了。
4、鎖粗化優(yōu)化了什么?
如果在一段代碼中同一線程反復(fù)獲取、釋放同一個(gè)對(duì)象的鎖,將會(huì)生產(chǎn)不必要的性能開銷,所以需要把獲鎖的范圍擴(kuò)大,對(duì)同一個(gè)對(duì)象的鎖操作只進(jìn)行一次,在頭部獲取鎖,在尾部釋放鎖。
5. 鎖消除是什么?
鎖消除是指JIT在運(yùn)行時(shí)分析到使用了鎖的同步代碼在實(shí)際運(yùn)行時(shí)不可能存在共享數(shù)據(jù)被競(jìng)爭(zhēng)的情況,對(duì)鎖進(jìn)行去除。例如如果一個(gè)局部變量在方法內(nèi)部不可能被外部引用,那么它就不需要加鎖控制,可以去掉鎖。(注意:如果你的回答中提到了逃逸分析,面試官很有可能會(huì)問(wèn)你什么是逃逸分析,提前做好準(zhǔn)備)
6、詳細(xì)說(shuō)一下偏向鎖?
偏向鎖就是如果線程持有了鎖,在后續(xù)的過(guò)程中,只要該鎖沒有被其它線程持有,那么持有偏向鎖的線程將不再需要進(jìn)行同步操作。這個(gè)偏向鎖的相關(guān)信息是保存在Java對(duì)象的對(duì)象頭中的。在HotSpot虛擬機(jī)中,Java對(duì)象在內(nèi)存中存儲(chǔ)的布局分為3塊區(qū)域:對(duì)象頭、實(shí)例數(shù)據(jù)和對(duì)齊填充。對(duì)象頭包含兩部分,第一部分包含對(duì)象的HashCode、分代年齡、鎖標(biāo)志位、線程持有的鎖、偏向線程ID等數(shù)據(jù),這部分?jǐn)?shù)據(jù)的長(zhǎng)度在32位和64位虛擬機(jī)中分別為32bit和64bit,官方稱為Mark World。一個(gè)普通Java對(duì)象剛開始是處于無(wú)鎖狀態(tài)的。當(dāng)虛擬機(jī)啟動(dòng)了偏向鎖,鎖對(duì)象第一次被線程獲取的時(shí)候,鎖標(biāo)識(shí)位置為01,同時(shí)使用CAS將獲取到這個(gè)鎖的線程ID設(shè)置到Mark World中,如果CAS操作成功,那么這個(gè)線程將可以繼續(xù)執(zhí)行相關(guān)的同步代碼。如果此時(shí)有其它線程嘗試獲取鎖,有兩種情況,一種是鎖對(duì)象未被鎖定,則偏向鎖被撤銷,恢復(fù)到無(wú)鎖狀態(tài);另一種是對(duì)象被鎖定,那么偏向鎖失效,同時(shí)升級(jí)為輕量級(jí)鎖,會(huì)在當(dāng)前線程的棧幀中創(chuàng)建一個(gè)鎖記錄的空間,這個(gè)空間存儲(chǔ)對(duì)象頭中Mark World的拷貝,就是復(fù)制一份到這個(gè)鎖記錄空間,同時(shí)虛擬機(jī)使用CAS嘗試將這個(gè)鎖記錄空間的指針更新到Mark World,如果CAS操作成功,那么當(dāng)前線程獲取到鎖,此時(shí)鎖狀態(tài)處于輕量級(jí)鎖,鎖標(biāo)志位置為00。
7、你剛剛說(shuō)到虛擬機(jī)使用CAS進(jìn)行更新操作,Java中的CAS是什么及如何實(shí)現(xiàn)的?
CAS(Compare and swap)是比較和替換,是一種通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)并發(fā)安全的常用技術(shù),底層通過(guò)利用CPU的CAS指令對(duì)緩存加鎖或總線加鎖的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)多處理器之間的原子操作。它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是,有3個(gè)操作數(shù),內(nèi)存值V,舊的預(yù)期值E,要修改的新值U,當(dāng)且僅當(dāng)預(yù)期值E和內(nèi)存值V相同時(shí),才將內(nèi)存值V修改為U,否則什么都不做。CAS底層實(shí)現(xiàn)使用了C++,在其代碼中會(huì)根據(jù)操作系統(tǒng)和處理器的不同來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的調(diào)用代碼,以Windows和x86處理器為例,如果是多處理器,通過(guò)帶lock前綴的cmpxchg指令對(duì)緩存加鎖或總線加鎖的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)多處理器之間的原子操作;如果是單處理器,通過(guò)cmpxchg指令完成原子操作。
8. 那你知道CAS中的ABA問(wèn)題嗎?
知道,CAS是當(dāng)且僅當(dāng)舊的預(yù)期值E和內(nèi)存值V相同時(shí),才將內(nèi)存值V修改為U,也就是如果內(nèi)存值V沒有發(fā)生變化則更新,但是有可能發(fā)生內(nèi)存值原來(lái)是A,中間被改成B,后來(lái)又被改成A,此時(shí)再使用CAS進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)沒有變化,但是實(shí)際上發(fā)生了變化,這就是ABA問(wèn)題。
9、這個(gè)問(wèn)題如何解決?
Java并發(fā)包下的AtomicStampedReference可以解決ABA問(wèn)題,內(nèi)部實(shí)現(xiàn)上添加了一個(gè)類似于版本號(hào)作用的stamp屬性,它是被自動(dòng)更新的。實(shí)現(xiàn)上首先檢查當(dāng)前引用是否等于預(yù)期引用、當(dāng)前stamp是否等于預(yù)期stamp,如果全部相等,則以原子方式將該引用和該stamp的值設(shè)置為給定的更新值。
如果在你現(xiàn)有代碼中優(yōu)化你該如何操作?
減少鎖持有時(shí)間,減少鎖粒度,鎖分離,鎖粗化
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