介绍 — Java 6中的线程优化
Sun、IBM、BEA和其他公司在各自实现的Java 6虚拟机上都花费了大量的精力 优化锁的管理和同步。诸如偏向锁（biased locking）、锁粗化（lock coarsening）、由逸出（escape）分析产生的锁省略、自适应自旋锁（adaptive spinning）这些特性，都是通过在应用程序线程之间更高效地共享数据，从而提 高并发效率。尽管这些特性都是成熟且有趣的，但是问题在于：它们的承诺真的 能实现么？在这篇由两部分组成的文章里，我将逐一探究这些特性，并尝试在单 一线程基准的协助下，回答关于性能的问题。
悲观锁模型
Java支持的锁模型绝对是悲观锁（其实，大多数线程库都是如此）。如果有两 个或者更多线程使用数据时会彼此干扰，这种极小的风险也会强迫我们采用非常 严厉的手段防止这种情况的发生——使用锁。然而研究表明，锁很少被占用。也 就是说，一个访问锁的线程很少必须等待来获取它。但是请求锁的动作将会触发 一系列的动作，这可能导致严重的系统开销，这是不可避免的。
我们的确还有其他的选择。举例来说，考虑一下线程安全的StringBuffer的用 法。问问你自己：是否你曾经明知道它只能被一个线程安全地访问，还是坚持使 用StringBuffer，为什么不用StringBuilder代替呢？
知道大多数的锁都不存在竞争，或者很少存在竞争的事实对我们作用并不大， 因为即使是两个线程访问相同数据的概率非常低，也会强迫我们使用锁，通过同 步来保护被访问的数据。“我们真的需要锁么？”这个问题只有在我们将锁放在 运行时环境的上下文中观察之后，才能最终给出答案。为了找到问题的答案，JVM 的开发者已经开始在HotSpot和JIT上进行了很多的实验性的工作。现在，我们已 经从这些工作中获得了自适应自旋锁、偏向锁和以及两种方式的锁消除（lock elimination）——锁粗化和锁省略（lock elision）。在我们开始进行基准测试 以前，先来花些时间回顾一下这些特性，这样有助于理解它们是如何工作的。
逸出分析 — 简析锁省略（Escape analysis - lock elision explained）
逸出分析是对运行中的应用程序中的全部引用的范围所做的分析。逸出分析是 HotSpot分析工作的一个组成部分。如果HotSpot（通过逸出分析）能够判断出指 向某个对象的多个引用被限制在局部空间内，并且所有这些引用都不能“逸出” 到这个空间以外的地方，那么HotSpot会要求JIT进行一系列的运行时优化。其中 一种优化就是锁省略（lock elision）。如果锁的引用限制在局部空间中，说明 只有创建这个锁的线程才会访问该锁。在这种条件下，同步块中的值永远不会存 在竞争。这意味这我们永远不可能真的需要这把锁，它可以被安全地忽略掉。考 虑下面的方法：
public String concatBuffer(String s1, String s2, String s3) {,
StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append(s1);
sb.append(s2);
sb.append(s3);
return sb.toString();
}
图1. 使用局部的StringBuffer连接字符串
如果我们观察变量sb，很快就会发现它仅仅被限制在concatBuffer方法内部了 。进一步说，到sb的所有引用永远不会“逸出”到 concatBuffer方法之外，即声 明它的那个方法。因此其他线程无法访问当前线程的sb副本。根据我们刚介绍的 知识，我们知道用于保护sb的锁可以忽略掉。
从表面上看，锁省略似乎可以允许我们不必忍受同步带来的负担，就可以编写 线程安全的代码了，前提是在同步的确是多余的情况下。锁省略是否真的能发挥 作用呢？这是我们在后面的基准测试中将要回答的问题。
简析偏向锁（Biased locking explained）
大多数锁，在它们的生命周期中，从来不会被多于一个线程所访问。即使在极 少数情况下，多个线程真的共享数据了，锁也不会发生竞争。为了理解偏向锁的 优势，我们首先需要回顾一下如何获取锁（监视器）。
获取锁的过程分为两部分。首先，你需要获得一份契约.一旦你获得了这份契 约，就可以自由地拿到锁了。为了获得这份契约，线程必须执行一个代价昂贵的 原子指令。释放锁同时就要释放契约。根据我们的观察，我们似乎需要对一些锁 的访问进行优化，比如线程执行的同步块代码在一个循环体中。优化的方法之一 就是将锁粗化，以包含整个循环。这样，线程只访问一次锁，而不必每次进入循 环时都进行访问了。但是，这并非一个很好的解决方案，因为它可能会妨碍其他 线程合法的访问。还有一个更合理的方案，即将锁偏向给执行循环的线程。
将锁偏向于一个线程，意味着该线程不需要释放锁的契约。因此，随后获取锁 的时候可以不那么昂贵。如果另一个线程在尝试获取锁，那么循环线程只需要释 放契约就可以了。Java 6的HotSpot/JIT默认情况下实现了偏向锁的优化。