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  • 小黑把小黄带到了卫生间,小黄惊呆了,原来,最近小黑在学习Java并发编程,总是搞不清synchronized膨胀,于是制作了这个智能门帮助自己理解。 小黑也没有使用过这个卫生间,正好小黄要用,就来看看这个门有多...

    小黑和小黄是好朋友,一天,小黑乔迁新居,邀请好朋友小黄来家里庆祝,他们喝了牛奶,吃了巧克力,饭后,两个好朋友在沙发看电视,突然……

    小黑把小黄带到了卫生间,小黄惊呆了,原来,最近小黑在学习Java并发编程,总是搞不清synchronized锁的膨胀,于是制作了这个智能门帮助自己理解。

    小黑也没有使用过这个卫生间,正好小黄要用,就来看看这个门有多智能吧,据说,它能在保证卫生间只有一个人使用的情况下,竞争效率最大化。

    当小黄进入卫生间后,门也开始发生了变化……

    小黄通过CAS将自己的名字写在门上成功,说明卫生间之前是无锁状态,这时,只有小黄一个线程,门上锁类型为偏向门锁。

    恩~,小黑看着门的变化,满意的回到客厅等待小黄,二十分钟后……

    这次小黑没有带小黄去,让小黄自己去卫生间,这个门由于记录了小黄的名字,自动开门,小黄顾不上感叹,飞速冲了进去……

    由于偏向门锁是在只有一个人进出卫生间时生效,所以,当小黄再次进入卫生间时,仅仅对比了一下门上记录的名字和小黄的名字,发现小黄是持有偏向门锁的人,放行。

    一个小时后,小黄要走了,小黑去送别,但是……

    小黑送走了小黄,但是自己的肚子也疼了起来,他赶到了卫生间,第一次居然打不开门……

    这里小黑用CAS将自己的名字写到门上失败,因为之前小黄曾经在门上记录了名字。

    小黑想起,刚才小黄用了卫生间,但是现在小黄回家了,于是小黑把门上的名字改为了自己,冲了进去……

    虽然发生了竞争,但是小黑在检查后发现,小黄不会再次进入卫生间(即锁偏向的线程已经消亡),所以,现在还是相当于只有小黑进出卫生间,于是,他将门上的名字改为了自己,而锁的类型没有变化。

    解决完大事之后,小黑一身轻松,正躺在沙发看电视,只听见大门,咚咚咚~,开门后……

    哦,好的,小黑应了一声,转身带小小黄去了卫生间……

    同样,小小黄也遇到了和小黑同样的问题,第一次打不开门……

    小小黄就没有小黑那么幸运了,由于小黑是主人,他还会再用卫生间,也就是说,此时发生了多个人进出一个卫生间(不同时竞争),锁类型变为了轻量级门锁。

    于是,他进入门之后,门又发生了一些变化……

    这时,客厅里的小黑坐不住了……

    小黑这才想起来,牛奶和巧克力不能同食,会引起腹泻,来不及想这些了,小黑冲到卫生间门口,却发现小小黄还在里面……

    小黑想,我就等五分钟,还不出来的话我就回卧室等着。

    这里,由于门锁为轻量级,所以小黑选择在门口等待(自旋)。

    五分钟后,小小黄还没出来,小黑无奈回了卧室,他没有注意的是,门上的字,也悄悄发生了变化……

    门的变化只能从偏向→轻量级→重量级变化,不能逆向,目的是为了保证效率。因为既然能膨胀成重量级门锁,说明肯定有多个人同时竞争卫生间或者在门外等待的时间比使用卫生间的时间还要长,所以,这样做是为了避免不必要的消耗(CAS自旋实际上是CPU空转)。

    人物的名字相当于线程id,门上所写内容均在Mark Word(对象头)中,卫生间也就是我们所说的同步代码块。

     



    作者:架构师修练手册
    链接:https://www.jianshu.com/p/8bd25f680257
    来源:简书
    简书著作权归作者所有,任何形式的转载都请联系作者获得授权并注明出处。

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  • 开篇闲扯 ...回归本次的不正经Java文章。上篇文章末尾处已经提到了,主要会把我对Synchronized的理解进行一次全方位的梳理,如果能帮助到大家吊打面试官,万分荣幸。 Spring框架自诞生以来一直备受开发

    开篇闲扯

    打工人,打工魂,我们生而人上人。当“资本主义”逐渐禁锢我们人(大)上(韭)人(菜)肉体的时候,那一刻我才明白那个日不落帝国·资本主义收割机·瑞民族之光幸·瑞幸咖啡是多么的了不起,尽管我不懂咖啡,但还是要说一声谢谢!说到咖啡,喝完就想上厕所,对写bug的我来说太不友好了,毕竟我不(很)喜欢带薪上厕所。

    回归本次的不正经Java文章。上篇文章末尾处已经提到了,主要会把我对Synchronized的理解进行一次全方位的梳理,如果能帮助到大家吊打面试官,万分荣幸。

    Spring框架自诞生以来一直备受开发者青睐,有人亲切的称之为:Spring 全家桶。Spring更是避免了重复造轮子的工作并跟随着互联网行业的发展做出不断的更新,很多研发人员把spring看作心目中最好的Java项目,没有之一。

    **可以毫不夸张的说,Spring重新定义了Java,**所以这是重点也是难点,工作中必须会,面试时肯定考,不过很多人在面试的时候在简历上写着熟悉Spring,但也不过只是会用SSM,在这个基础上做crud罢了,对于Spring全家桶里面其他技术点真的有所掌握吗?

    Spring系列包含非常多的项目,可以满足Java开发中的方方面面,先来看下常用框架的知识点汇总:

    本文分享的内容是:阿里“重推”的Spring+Spring Boot+Spring Cloud Alibaba学习手册,如果你拿到这份宝典认真的看完后,那你对于Spring的掌握绝对不是“熟悉”的程度,接下来不多哔哔,直接上干货!(完整版内容请阅读至文末获取!)

    Spring教学

    目录:

    部分内容:

    Spring源码

    • 第一部分 Spring 概述
    • 第二部分 核心思想
    • 第三部分 手写实现 IoC 和 AOP(自定义Spring框架)
    • 第四部分 Spring IOC 高级应用
      基础特性
      高级特性
    • 第五部分 Spring IOC源码深度剖析
      设计优雅
      设计模式
      注意:原则、方法和技巧
    • 第六部分 Spring AOP 应用
      声明事务控制
    • 第七部分 Spring AOP源码深度剖析
      必要的笔记、必要的图、通俗易懂的语言化解知识难点

    脚手框架:SpringBoot技术

    它的目标是简化Spring应用和服务的创建、开发与部署,简化了配置文件,使用嵌入式web服务器,含有诸多开箱即用的微服务功能,可以和spring cloud联合部署。

    Spring Boot的核心思想是约定大于配置,应用只需要很少的配置即可,简化了应用开发模式。

    • SpringBoot入门
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    • 日志
    • Web开发
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    • SpringBoot与数据访问
    • 启动配置原理
    • 自定义starter

    微服务架构:Spring Cloud Alibaba

    同 Spring Cloud 一样,Spring Cloud Alibaba 也是一套微服务解决方案,包含开发分布式应用微服务的必需组件,方便开发者通过 Spring Cloud 编程模型轻松使用这些组件来开发分布式应用服务。

    • 微服务架构介绍
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    Spring MVC

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    感受:

    其实我投简历的时候,都不太敢投递阿里。因为在阿里一面前已经过了字节的三次面试,投阿里的简历一直没被捞,所以以为简历就挂了。

    特别感谢一面的面试官捞了我,给了我机会,同时也认可我的努力和态度。对比我的面经和其他大佬的面经,自己真的是运气好。别人8成实力,我可能8成运气。所以对我而言,我要继续加倍努力,弥补自己技术上的不足,以及与科班大佬们基础上的差距。希望自己能继续保持学习的热情,继续努力走下去。

    也祝愿各位同学,都能找到自己心动的offer。

    分享我在这次面试前所做的准备(刷题复习资料以及一些大佬们的学习笔记和学习路线),都已经整理成了电子文档,需要的朋友可以【点赞+关注】戳这里即可免费获取

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    拿到字节跳动offer后,简历被阿里捞了起来,二面迎来了P9"盘问"

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  • JAVA锁膨胀过程

    千次阅读 2019-07-18 11:25:52
    Java 语言中,使用 Synchronized 是能够实现线程同步的,即加锁。并且实现的是悲观,在操作同步资源的时候直接先加锁。 加锁可以使一段代码在同一时间只有一个线程可以访问,在增加安全性的同时,牺牲掉的是...

    看到这个标题的时候我的确也有些蒙,之前也很少看这方面的文章,整理下,填充下自己的空白。

    一、背景

    在 Java 语言中,使用 Synchronized 是能够实现线程同步的,即加锁。并且实现的是悲观锁,在操作同步资源的时候直接先加锁。

    加锁可以使一段代码在同一时间只有一个线程可以访问,在增加安全性的同时,牺牲掉的是程序的执行性能,所以为了在一定程度上减少获得锁和释放锁带来的性能消耗,在 jdk6 之后便引入了“偏向锁”和“轻量级锁”,所以总共有4种锁状态,级别由低到高依次为:无锁状态偏向锁状态轻量级锁状态重量级锁状态。这几个状态会随着竞争情况逐渐升级,此过程为不可逆。所以 synchronized 锁膨胀过程其实就是无锁 → 偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁的一个过程。

     

    在使用 synchronized 来同步代码块的时候,编译后,会在代码块的起始位置插入 monitorenter指令,在结束或异常处插入 monitorexit指令。当执行到 monitorenter 指令时,将会尝试获取对象所对应的 **monitor **的所有权,即尝试获得对象的锁。而 synchronized 用的锁是存放在 Java对象头 中的。

    所以引出了两个关键词:“Java 对象头” 和 “Monitor”

    二、Java 对象头和 Monitor

    1、Java 对象头

    我们以 Hotspot 虚拟机为例,Hotspot 的对象头主要包括两部分数据:Mark Word(标记字段)、Class Pointer(类型指针)。

    Mark Word:默认存储对象的 HashCode,分代年龄和锁标志位信息。这些信息都是与对象自身定义无关的数据,所以 Mark Word 被设计成一个非固定的数据结构以便在极小的空间内存存储尽量多的数据。它会根据对象的状态复用自己的存储空间,也就是说在运行期间 Mark Word 里存储的数据会随着锁标志位的变化而变化。

    Class Point:对象指向它的类元数据的指针,虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。

    2、Monitor

    Monitor 可以理解为一个同步工具或一种同步机制,通常被描述为一个对象。每一个 Java 对象就有一把看不见的锁,称为内部锁或者 Monitor 锁。

    Monitor 是线程私有的数据结构,每一个线程都有一个可用 monitor record 列表,同时还有一个全局的可用列表。每一个被锁住的对象都会和一个 monitor 关联,同时 monitor 中有一个 Owner 字段存放拥有该锁的线程的唯一标识,表示该锁被这个线程占用。

    三、锁

    无锁

    无锁是指没有对资源进行锁定,所有的线程都能访问并修改同一个资源,但同时只有一个线程能修改成功。

    无锁的特点是修改操作会在循环内进行,线程会不断的尝试修改共享资源。如果没有冲突就修改成功并退出,否则就会继续循环尝试。如果有多个线程修改同一个值,必定会有一个线程能修改成功,而其他修改失败的线程会不断重试直到修改成功。

    偏向锁

    引入偏向锁的主要目的是:为了在无多线程竞争的情况下尽量减少不必须要的轻量级锁执行路径。其实在大多数情况下,锁不仅不存在多线程竞争,而且总是由同一个线程多次获取,所以引入偏向锁就可以减少很多不必要的性能开销和上下文切换。

    偏向锁是指当一段同步代码一直被同一个线程所访问时,即不存在多个线程的竞争时,那么该线程在后续访问时便会自动获得锁,从而降低获取锁带来的消耗,即提高性能。

    当一个线程访问同步代码块并获取锁时,会在 Mark Word 里存储锁偏向的线程 ID。在线程进入和退出同步块时不再通过 CAS 操作来加锁和解锁,而是检测 Mark Word 里是否存储着指向当前线程的偏向锁。轻量级锁的获取及释放依赖多次 CAS 原子指令,而偏向锁只需要在置换 ThreadID 的时候依赖一次 CAS 原子指令即可。

    偏向锁只有遇到其他线程尝试竞争偏向锁时,持有偏向锁的线程才会释放锁,线程是不会主动释放偏向锁的。

    关于偏向锁的撤销,需要等待全局安全点,即在某个时间点上没有字节码正在执行时,它会先暂停拥有偏向锁的线程,然后判断锁对象是否处于被锁定状态。如果线程不处于活动状态,则将对象头设置成无锁状态,并撤销偏向锁,恢复到无锁(标志位为01)或轻量级锁(标志位为00)的状态。

    偏向锁在 JDK 6 及之后版本的 JVM 里是默认启用的。可以通过 JVM 参数关闭偏向锁:-XX:-UseBiasedLocking=false,关闭之后程序默认会进入轻量级锁状态。

    轻量级锁

    引入轻量级锁的主要目的是:在多线程竞争不激烈的前提下,减少传统的重量级锁使用操作系统互斥量产生的性能消耗。需要注意的是轻量级锁并不是取代重量级锁,而是在大多数情况下同步块并不会出现严重的竞争情况,所以引入轻量级锁可以减少重量级锁对线程的阻塞带来的开销。

    所以偏向锁是认为环境中不存在竞争情况,而轻量级锁则是认为环境中不存在竞争或者竞争不激烈,所以轻量级锁一般都只会有少数几个线程竞争锁对象,其他线程只需要稍微等待(自旋)下就可以获取锁,但是自旋次数有限制,如果自旋超过一定的次数,或者一个线程在持有锁,一个在自旋,又有第三个来访时,轻量级锁膨胀为重量级锁,重量级锁使除了拥有锁的线程以外的线程都阻塞,防止CPU空转。

    重量级锁

    重量级锁是指当有一个线程获取锁之后,其余所有等待获取该锁的线程都会处于阻塞状态。

    重量级锁通过对象内部的监视器(monitor)实现,而其中 monitor 的本质是依赖于底层操作系统的 Mutex Lock 实现,操作系统实现线程之间的切换需要从用户态切换到内核态,切换成本非常高。

    简言之,就是所有的控制权都交给了操作系统,由操作系统来负责线程间的调度和线程的状态变更。而这样会出现频繁地对线程运行状态的切换,线程的挂起和唤醒,从而消耗大量的系统资源,导致性能低下。

    下面说下膨胀过程,直接上图:

     

    synchronized 用的锁是存储在 Java 对象头里的,下图是锁状态变化的情况,在分析 synchronized 锁升级需要对照这图:

           一个锁对象刚刚开始创建的时候,没有任何线程来访问它,它是可偏向的,它现在认为只可能有一个线程来访问它,所以当第一个线程来访问他的时候,它会偏向这个线程。此时线程状态为无锁状态,锁标志位为 01,此时 Mark Word 如下图:

                                                   

    当一个线程(线程 A)来获取锁的时,会首先检查所标志位,此时锁标志位为 01,然后检查是否为偏向锁,此时不为偏向锁,所以当前线程会修改对象头状态为偏向锁,同时将对象头中的 ThreadID 改成自己的 Thread ID,此时 Mark Word 如下图

                                                     

    如果再有一个线程(线程 B)过来,此时锁状态为偏向锁,该线程会检查 Mark Word 中记录的线程 ID 是否为自己的线程 ID,如果是,则获取偏向锁,执行同步代码块。如果不是,则利用 CAS 尝试替换 Mark Word 中的 Thread ID,成功,表示该线程(线程 B)获取偏向锁,执行同步代码块,此时 Mark Word 如下图:

                                                      

    如果失败,则表明当前环境存在锁竞争情况,则执行偏向锁的撤销工作(这里有一点需要注意的是:偏向锁的释放并不是主动,而是被动的,什么意思呢?就是说持有偏向锁的线程执行完同步代码后不会主动释放偏向锁,而是等待其他线程来竞争才会释放锁)。撤销偏向锁的操作需要等到全局安全点才会执行,然后暂停持有偏向锁的线程,同时检查该线程的状态,如果该线程不处于活动状态或者已经退出同步代码块,则设置为无锁状态(线程 ID 为空,是否为偏向锁为 0 ,锁标志位为01)重新偏向,同时恢复该线程。若该线程活着,则会遍历该线程栈帧中的锁记录,检查锁记录的使用情况,如果仍然需要持有偏向锁,则撤销偏向锁,升级为轻量级锁。

    在升级为轻量级锁之前,持有偏向锁的线程(线程 A)是暂停的,JVM 首先会在原持有偏向锁的线程(线程 A)的栈中创建一个名为锁记录的空间(Lock Record),用于存放锁对象目前的 Mark Word 的拷贝,然后拷贝对象头中的 Mark Word 到原持有偏向锁的线程(线程 A)的锁记录中(官方称之为 Displaced Mark Word ),这时线程 A 获取轻量级锁,此时 Mark Word 的锁标志位为 00,指向锁记录的指针指向线程 A 的锁记录地址,如下图:  

     

    当原持有偏向锁的线程(线程 A)获取轻量级锁后,JVM 唤醒线程 A,线程 A 执行同步代码块,执行完成后,开始轻量级锁的释放过程。

    对于其他线程而言,也会在栈帧中建立锁记录,存储锁对象目前的 Mark Word 的拷贝。JVM 利用 CAS 操作尝试将锁对象的 Mark Word 更正指向当前线程的 Lock Record,如果成功,表明竞争到锁,则执行同步代码块,如果失败,那么线程尝试使用自旋的方式来等待持有轻量级锁的线程释放锁。当然,它不会一直自旋下去,因为自旋的过程也会消耗 CPU,而是自旋一定的次数,如果自旋了一定次数后还是失败,则升级为重量级锁,阻塞所有未获取锁的线程,等待释放锁后唤醒。

     

    轻量级锁的释放,会使用 CAS 操作将 Displaced Mark Word 替换到对象头中,成功,则表示没有发生竞争,直接释放。如果失败,表明锁对象存在竞争关系,这时会轻量级锁会升级为重量级锁,然后释放锁,唤醒被挂起的线程,开始新一轮锁竞争,注意这个时候的锁是重量级锁。

    四、自旋

    引入自旋这一规则的原因其实也很简单,因为阻塞或唤醒一个 Java 线程需要操作系统切换 CPU 状态来完成,这种状态转换需要耗费处理器时间。如果同步代码块中的内容过于简单,状态转换消耗的时间有可能比用户代码执行的时间还要长。并且在许多场景中,同步资源的锁定时间很短,为了这一小段时间去切换线程,这部分操作的开销其实是得不偿失的。

    所以,在物理机器有多个处理器的情况下,当两个或两个以上的线程同时并行执行时,我们就可以让后面那个请求锁的线程不放弃 CPU 的执行时间,看看持有锁的线程是否很快就会释放锁。而为了让当前线程“稍等一下”,我们需让当前线程进行自旋。如果在自旋完成后前面锁定同步资源的线程已经释放了锁,那么当前线程就可以不必阻塞而是直接获取同步资源,从而避免切换线程的开销。

    自旋锁本身是有缺点的,它不能代替阻塞。自旋等待虽然避免了线程切换的开销,但它要占用处理器时间。如果锁被占用的时间很短,自旋等待的效果就会非常好。反之,如果锁被占用的时间很长,那么自旋的线程只会白浪费处理器资源。

    所以,自旋等待的时间必须要有一定的限度,如果自旋超过了限定次数(默认是10次,可以使用 -XX:PreBlockSpin 来更改)没有成功获得锁,就应当挂起线程。

    自旋锁在 JDK1.4.2 中引入,使用 -XX:+UseSpinning 来开启。JDK 6 中变为默认开启,并且引入了自适应的自旋锁(适应性自旋锁)。

    自适应自旋锁意味着自旋的时间(次数)不再固定,而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定。如果在同一个锁对象上,自旋等待刚刚成功获得过锁,并且持有锁的线程正在运行中,那么虚拟机就会认为这次自旋也是很有可能再次成功,进而它将允许自旋等待持续相对更长的时间。如果对于某个锁,自旋很少成功获得过锁,那在以后尝试获取这个锁时将可能省略掉自旋过程,直接阻塞线程,避免浪费处理器资源。

     

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  • JAVA锁升级(锁膨胀)的过程 文章目录JAVA锁升级(锁膨胀)的过程背景概念无锁偏向锁轻量锁(自旋锁)重量级锁锁的状态主要表现在对象头的MarkWord中 背景 在jdk获取锁的前期,需要jvm向内核申请,需要计算机内核...

    JAVA锁升级(锁膨胀)的过程

    1.背景

    在jdk获取锁的前期,需要jvm向内核申请,需要计算机内核参与,因此获取锁和释放锁的成本大大提高;在jdk1.6之后有所优化,但是为了提高锁的效率,锁升级还是大大的有必要。锁只能升级不能降级,升级的策略是为了提高锁的效率。

    jdk1.6之后锁分四种状态:无锁 → 偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁

    2.概念

    2.1.无锁

    程序不会有锁的竞争,在程序设计不需要考虑锁的情况下为无锁。

    2.2.偏向锁

    在程序设计需要考虑锁的情况下,在运行过程中,只有一个线程访问代码块,而且还未产生多线程竞争的条件下,程序会添加一个偏向锁,标识代码块已经有线程访问,当同一个线程再次访问时,可以跳过加锁操作,由于之前没有释放锁,这里也就不需要重新加锁。如果自始至终使用锁的线程只有一个,很明显偏向锁几乎没有额外开销,性能极高。

    如果运行过程中,遇到了其他线程抢占锁,则持有偏向锁的线程会被挂起,JVM会消除它身上的偏向锁,将锁恢复到标准的轻量级锁。一旦有第二个线程加入锁竞争,偏向锁就升级为轻量级锁(自旋锁)。升级为轻量级锁的时候需要撤销偏向锁,撤销偏向锁的时候会导致STW(stop the word)操作。

    2.3.轻量锁(自旋锁)

    在发生锁竞争的情况下,未获得锁的线程发生自旋,直到获取到锁为止。但是长时间的自旋操作非常影响性能,如果达到了一下两个条件,则会再次升级为重量级锁。

    • 自旋时间超过某个阈值
    • 自旋线程数超过某个阈值

    2.4.重量级锁

    重量级锁会将自己挂起,加入等待队列,释放cpu资源,等待其他线程唤醒。在JDK1.6之前,synchronized直接加重量级锁,很明显现在得到了很好的优化。

    优点缺点适用场景
    偏向锁加锁和解锁不需要额外的消耗,和执行非同步方法比仅存在纳秒级的差距。如果线程间存在锁竞争,会带来额外的锁撤销的消耗。适用于只有一个线程访问同步块场景。
    轻量级锁竞争的线程不会阻塞,提高了程序的响应速度。如果始终得不到锁竞争的线程使用自旋会消耗CPU。追求响应时间。同步块执行速度非常快。
    重量级锁线程竞争不使用自旋,不会消耗CPU。线程阻塞,响应时间缓慢。追求吞吐量。同步块执行速度较长。

    3.锁的状态主要表现在对象头的MarkWord中

    锁状态标志位
    无锁001
    偏向锁101
    轻量锁00
    重量锁10
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  • JAVA锁优化和膨胀过程

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