多线程中的锁机制（悲观锁/乐观锁/偏向锁/自旋锁（轻量级锁））

r囧r小猫 2021-09-28 14:10 471阅读 0赞

# 一、锁的分类及优化 #

*  悲观锁
 *  乐观锁
 *  偏向锁
 *  自旋锁 （轻量级锁）
 *  重入锁

##### 锁的优化：无锁→偏向锁→（轻量级锁）自旋锁→重量锁 #####

### 1. 悲观锁：（synchronize锁就是悲观锁的体现） ###

1）**简述**：  
每次对数据的操作，都会担心数据被修改，每次操作时要对数据进行加锁，只有获取锁的线程才能操作该数据，操作该数据其他线程就会被阻塞

2）**使用场景**：写多读少  
3）**缺点**：悲观锁的使用需要不断加锁，释放锁。这样会引起线程的上下文切换和延时调度，会影响系统性能， 未获取锁的线程会被阻塞住。

### 2.乐观锁：（CAS就是乐观锁的体现）[CAS详情! 请点击…][CAS_] ###

1）**简述**  
每次对数据的操作，都不会担心数据被修改，对数据进行读取操作不需要加锁  
当更新数据时需要判断数据是否被修改，未被修改时则可以直接更新  
2）**使用场景**：读多写少

### 3.偏向锁： ###

偏向锁的操作实际上没有去找操作系统。  
每一个对象都有属于自己的对象头，其中有一个Mark Word当中有几个标识位和其他数据，如下图  
**锁的相关信息记录在对象头中**  
![在这里插入图片描述][20190611101821465.png]  
JVM使用CAS操作把线程ID记录到了Mark Word的数据中，修改了偏向和标识位，当前记录的线程就拥有了这把锁  
![在这里插入图片描述][20190611101832284.png]  
从上图看出：JVM不用操作系统的介入，只记录线程ID，就能让当前线程拥有锁  
当线程拥有的锁，就可以执行synchronized修饰的代码块，当线程再一次执行到Synchronized的时候，JVM通过Mark word判断，当前 线程ID还在，并且还持有这个对象的锁，就可以继续进入临界区执行代码。在没有别的线程竞争的时候，锁一直偏向这个线程，当前线程可以一直执行下去。

### 4.自旋锁（轻量级锁）： ###

JVM把对象恢复成无锁状态，在当前两线程的栈帧中各自分配了一个空间，叫做Lock Record，把锁对象的Mark word在两个线程的栈帧中各自复制了一份，叫做**Displaced Mark**，然后当前线程的 Lock Record的地址使用CAS放到了 Mark word中，并把锁标志位改成了00，这表示当前线程已经获得了这个轻量级锁，可以进入临界区执行。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMzg0MzUx_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
若线程没有获得锁，JVM会让它自旋几次，等待一会，等当前退出临界区，释放锁的时候，需要把\*\*Displaced Mard word \*\*使用CAS复制回去，然后就可以加锁了。  
两个线程交替进入临界区执行这一段代码，很少会出现竞争。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMzg0MzUx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

### 5.重入锁：ReenTrantLock[ JDK剖析可重入锁详情，请点击…][JDK] ###

*  **特征**： 可中断响应，锁限时操作，公平锁，结合Condition使用
 *  **使用**：

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
     lock.lock();
     try{ 
     //操作
        }finally{ 
         lock.unlock();
         }

[CAS_]: https://blog.csdn.net/qq_41384351/article/details/90048473
[20190611101821465.png]: /images/20210923/dcd56ff5265149ac87496d5d4c491071.png
[20190611101832284.png]: /images/20210923/5657aab7b0af4457b7e4a8564ce0257b.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMzg0MzUx_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20210923/e8f17a3f418b4164aacb8fc623f88250.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMzg0MzUx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20210923/79665b09c64f42ae91aeae8b8883cee1.png
[JDK]: https://blog.csdn.net/qq_41384351/article/details/90048505