java锁学习

向右看齐 2021-11-14 14:31 195阅读 0赞

锁从设计理念上可分为2类，分别为悲观锁（互斥锁）和乐观锁（非互斥锁）  
悲观锁适用于写多读少的场景，乐观锁适用于读多写少的场景  
java中的悲观锁就是Synchronized,AQS框架下的锁则是先尝试cas乐观锁去获取锁，获取不到，才会转换为悲观锁，如RetreenLock。  
java中主要锁有2种实现方式，分别是jvm虚拟机实现的（Synchronized关键字）和JDK 代码实现的（Lock接口实现等java.util.concurrent.locks包下的锁）  
Synchronized实现的锁是一种互斥锁（一次最多只能有一个线程持有的锁，当一个线程持有该锁的时候其它线程无法进入上锁的区域），它是一种悲观锁  
synchronized最早只有重量级锁，在jdk1.6中对Synchronized进行了优化。  
在编译器层面，使用了锁消除（对一些没有必要的、不会引起安全问题的同步代码取消同步）和锁粗化（对那些多次执行同步的代码且它们可以可并到一次同步的代码）  
同时引进了适应性自旋锁，偏向锁，轻量级锁，这3种锁属于乐观锁。 jdk1.6中是默认开启偏向锁和轻量级锁的  
Java SE1.6里锁一共有四种状态，无锁状态，偏向锁状态，轻量级锁状态和重量级锁状态，它会随着竞争情况逐渐升级。  
锁可以升级但不能降级，这种锁升级却不能降级的策略，目的是为了提高获得锁和释放锁的效率。

偏向锁：（Mark Word 标志位为01时）线程首次进入偏向锁时，记录当前线程ID，
    等到下一次执行该方法时，判断如果线程ID一致，就直接执行，啥也不做。只有第一次执行时需要CAS机制来设置。
    如果再次执行该方法时，线程ID与原先保存的不一致，则撤销偏向后恢复到未锁定（标志位为‘01’）或轻量级锁定（标志位为‘00’）的状态。（偏向锁适用于那种，始终只有一个线程在执行一个方法的情况）
    偏向锁的一个特性：持有锁的线程在执行完同步代码块时不会释放锁，当第二个线程执行到这个同步代码块时，会先去判断第一个线程是否存在，如果存在就将一个线程挂起，然后升级为轻量级锁，之后第一个线程继续执行，第二个线程自旋
    如果不存在，则第二个锁持有该偏向锁，锁不升级
    
    轻量级锁：（Mark Word 标志位为01时），虚拟机会用CAS操作去尝试将对象的Mark Word更新为指向Lock Record的指针，并将Lock record里的owner指针指向object mark word，
    如果更新成功，则状态位改为‘00’，进入到轻量级锁定状态，
    如果更新失败，首先会检查对象的Mark Word是否指向当前线程的栈，如果是说明当前对象已经持有锁了，则直接进入同步块执行，
    否则说明该锁被别的线程占用，轻量级锁就要膨胀为重量级锁，锁标志的状态值变为“10”，Mark Word中存储的就是指向重量级锁（互斥量）的指针，后面等待锁的线程也要进入阻塞状态。
     而当前线程便尝试使用适应性自旋锁来获取锁，自旋就是为了不让当前线程立刻阻塞，从而使CPU从用户态转为核心态。而采用循环等待一段时间去获取锁的过程。
    轻量级锁解锁通过CAS操作尝试把线程中复制的Displaced Mark Word对象替换当前的Mark Word。替换成功，同步过程完成，替换失败说明其他线程尝试获取过该锁，在释放锁的同时要唤醒被挂起的线程

ps:锁小记  
Synchronized只能是非公平锁，RetreenLock()和RetreenLock(false)是非公平锁，RetreenLock(true)是公平锁  
JDK1.6以后优先考虑使用synchronized来进行同步  
RetreenLock和Synchronized的区别  
1、ReentrantLock 支持中断等待获取锁的线程，等待由synchronized产生的互斥锁时，会一直阻塞，是不能被中断的。  
2、synchronized 必须在获取锁的代码块中释放锁，但是ReentrantLock 可以更加灵活的选择何时去释放锁。（不要忘记释放锁）  
3、ReentrantLock 可实现公平锁和不公平锁  
4、ReentrantLock 可以绑定多个条件，一个ReentrantLock对象可以同时绑定多个Condition对象（条件变量或条件队列），  
而在synchronized中，锁对象的wait()和notify()或notifyAll()方法可以实现一个隐含条件，但如果要和多于一个的条件关联的时候，就不得不额外地 添加一个锁  
ReentrantReadWriteLock读写锁  
读的时候加读锁，写的时候加写锁，读锁是共享锁，写锁是排他锁  
在沒有任何读写锁时，才可以取得写入锁，读多写少的情况下，写入线程可能会遭遇饥饿的问题  
jdk1.8推出了StampedLock，它是对ReentrantReadWriteLock的增强，优化了读锁、写锁的访问，同时使读写锁之间可以互相转换，更细粒度控制并发。  
StampedLock是不可重入的，（如果一个线程已经持有了写锁，再去获取写锁的话就会造成死锁）  
StampedLock有三种锁的形式，分别是悲观写锁，悲观读锁，乐观读锁，前2种与ReentrantReadWriteLock中的写锁和读锁类似，增加了乐观读锁  
ReentrantReadWriteLock只能从写锁降级为读锁，StampedLock读写锁可以互相转换  
在ReentrantReadWriteLock中，当读锁被使用时，如果有线程尝试获取写锁，该写线程会阻塞。  
但是，在Optimistic reading中，即使读线程获取到了读锁，写线程尝试获取写锁也不会阻塞，这相当于对读模式的优化，但是可能会导致数据不一致的问题。所以，当使用Optimistic reading获取到读锁时，必须对获取结果进行校验。

long stamp = lock.tryOptimisticRead();  // 非阻塞获取版本信息，乐观读锁
    copyVaraibale2ThreadMemory();           // 拷贝变量到线程本地堆栈
    if(!lock.validate(stamp)){              // 校验，是否有写锁，防止数据不一致
        long stamp = lock.readLock();       // 获取悲观读锁
        try {
            copyVaraibale2ThreadMemory();   // 拷贝变量到线程本地堆栈
         } finally {
           lock.unlock(stamp);              // 释放悲观读锁
        }
    }
    useThreadMemoryVarables();

Atomic原子类都是使用CAS实现的  
CopyOnWriteArrayList  
读无影响，写的时候复制一个CopyOnWriteArrayList,然后进行修改，改完以后对象指针指向新复制的CopyOnWriteArrayList，读写分离的思想

转载于:https://www.cnblogs.com/youmingDDD/p/10961643.html