多线程并发 之 锁消除与锁粗化

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前言

锁消除与锁粗化是虚拟机针对低效的锁操作而进行的一个优化。

锁消除

简单来说锁消除是虚拟机根据一个对象是否真正存在同步情况，若不存在同步情况，则对该对象的访问无需经过加锁解锁的操作。

你可能会有疑问，对象有没有同步我还不知道吗？有同步我就用synchronize，没有就不用了。但是实际情况是，有许多同步措施并不是程序员自己加入的。看下面的例子。

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public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        createStringBuffer("Test1", "Test2");
    }

    public static String createStringBuffer(String str1, String str2) {
        StringBuffer sBuf = new StringBuffer();
        sBuf.append(str1);// append方法是同步操作
        sBuf.append(str2);
        return sBuf.toString();
    }
}

通过调用createStringBuffer方法，将两个字符串拼接起来，然后返回。了解过StringBuffer的同学一定清楚它是线程安全的，从append方法就可以知道：

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@Override
public synchronized StringBuffer append(String str) {
    toStringCache = null;
    super.append(str);
    return this;
}

上面的代码是不存在锁的竞争的，那么如果在append的时候还需要去判断对象是否被占用，这部分的性能消耗是无意义的，因为根本不存在同步情况。于是虚拟机在即时编译的时候就会将上面代码进行优化，也就是锁消除。那么虚拟机什么时候才会使用锁消除呢？通过逃逸分析。那么什么是逃逸分析呢？还是看上面的代码：

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public static String createStringBuffer(String str1, String str2) {
        StringBuffer sBuf = new StringBuffer();
        sBuf.append(str1);// append方法是同步操作
        sBuf.append(str2);
        return sBuf.toString();
    }

首先 sBuf 对象使用的范围仅仅只在这个方法栈中，因为return回去的对象是一个新的String对象。

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@Override
public synchronized String toString() {
    if (toStringCache == null) {
        toStringCache = Arrays.copyOfRange(value, 0, count);
    }
    return new String(toStringCache, true);
}

也就是说 sBuf 对象是不会逃逸出去从而被其他线程访问到，那就可以把它们当做栈上的数据对待，认为它们是线程私有，同步锁无须进行。关于逃逸分析还不清楚的，可以看这篇博客。

注意锁消除的前提是：要运行在server模式下，且开启了逃逸分析。

锁粗化

锁粗化比较好理解，如下面的代码：

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public static StringBuffer createStringBuffer(String str1, String str2) {
    StringBuffer sBuf = new StringBuffer();
    sBuf.append(str1);// append方法是同步操作
    sBuf.append(str2);
    sBuf.append("abc");
    return sBuf;
}

当频繁对 sBuf 进行加锁、解锁，会造成性能上的损失。如果虚拟机探测到有一串零碎操作都是对同一对象加锁，将会把加锁同步的范围扩展到整个操作序列的外部，也就是在第一个和最后一个append操作之后。