Java并发 - 各种锁的理解

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-09-07 01:18 162阅读 0赞

多线程的三大特性：原子性、**有序性**、可见性。

锁是什么？锁是对象监视器，保证线程的有序性和操作的原子性 。

## 读锁（共享锁）、写锁（独享锁） ##

1.  允许多个线程同时读操作，但对写操作是互斥的。
2.  如果有其他线程读操作，则允许其他线程进行读操作，但不运行写操作。
3.  如果有线程进行写数据，则其他线程都不运行读和写操作；
4.  适用场景： 解决频繁读取，偶尔写入的问题。

## 公平锁、非公平锁 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>公平锁</th> 
   <th>非公平锁</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>多个线程按照申请锁的顺序去获得锁，线程会直接进入队列去排队，永远都是队列的第一位才能得到锁。</td> 
   <td>多个线程去获取锁的时候，会直接去尝试获取，获取不到，再去进入等待队列，如果能获取到，就直接获取到锁。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>优点：所有的线程都能得到资源，不会饿死在队列中。</td> 
   <td>可以减少CPU唤醒线程的开销，整体的吞吐效率会高点，CPU也不必取唤醒所有线程，会减少唤起线程的数量。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>缺点：吞吐量会下降很多，队列里面除了第一个线程，其他的线程都会阻塞，CPU唤醒阻塞线程的开销会很大。</td> 
   <td>可能导致队列中间的线程一直获取不到锁或者长时间获取不到锁，导致饿死。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## synchronized 和 Lock 锁 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>Synchronized</th> 
   <th>Lock</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>是一个关键字</td> 
   <td>是一个类</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>无法获取锁的状态</td> 
   <td>可以判断是否获取到了锁</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>自动释放锁</td> 
   <td>手动释放</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>只有一个线程可获得锁，其它线程进入阻塞状态</td> 
   <td>一个线程获得锁后，其它的线程可以调用Lock.tryLock() 方法尝试获得锁，而不是进入阻塞状态</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>可重入 不可中断 非公平</td> 
   <td>可重入 可判断 可自定义是否公平</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>适用于锁少量代码</td> 
   <td>适用于锁大量代码</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 可重入锁、不可重入锁 ##

可重入锁：线程拿到一把锁之后，可以自由进入同一把锁所同步的其他代码。

## 自旋锁 ##

为了不放弃CPU执行事件，循环的使用CAS技术对数据尝试进行更新，直至成功。

## 乐观锁、悲观锁 ##

乐观锁：假定没有冲突，在修改数据时如果发现数据和之前获取的不一致，则读最新数据，修改后重试修改。

悲观锁：假定会发生并发冲突，同步所有对数据的相关操作，从读数据就开始上锁。Java中如synchronized同步锁

## 死锁 ##

如果现在有 A、B 两条线程，分别持有 A锁、B锁，此时 A 试图获取 B锁，B试图获取A锁，那么就会产生死锁。

如何排查死锁：

1、使用JDK bin 目录下的 jps

2、使用 jstack 进程号找到死锁问题（线程运行时，虚拟机栈中每个线程都有一个私有的空间）

3、查看日志

## 活锁 ##

不产生线程阻塞，线程优先级相同的情况下

## MySql: 表级锁、行级锁、共享锁、排他锁、乐观锁、悲观锁 ##

1.表级锁与行级锁  
表级锁：

table-level locking，锁住整个表。  
开销小，加锁快。  
不会死锁(一次性加载所需的所有表)。  
锁粒度大，发生锁冲突概率大，并发效率低。  
适合查询。  
行级锁：

row-level loking，锁住一行记录。  
开销大，加锁慢。  
会死锁。  
锁粒度小，发生所冲突概率小，并发效率高。  
适合并发写，事务控制。  
并不是直接丢记录行加锁，而是对行对应的索引加锁：  
如果sql 语句操作了主键索引，Mysql 就会锁定这条主键索引。  
如果sql语句操作了非主键索引，MySQL会先锁定该非主键索引，再锁定相关的主键索引。  
在InnoDB中，如果SQL语句不涉及索引，则会通过隐藏的聚簇索引来对记录加锁。  
对聚簇索引加锁，实际效果跟表锁一样，因为找到某一条记录就得扫描全表，要扫描全表，就得锁定表。  
引擎与锁：

MyISAM引擎支持表级锁，不支持行级锁。  
InnoDB引擎支持表级锁和行级锁，默认为行级锁。  
2.共享锁与排他锁  
共享锁：

有称之为S锁、读锁。  
当前线程对共享资源加共享锁，其他线程可以读取此资源、可以继续追加共享锁，但是不能修改此资源、不能追加排他锁。  
语法：select id from t\_table in share mode;  
多个共享锁可以共存，共享锁与排他锁不能共存。  
排他锁：

又称之为X锁、写锁。  
当前线程对共享资源加排他锁，其他线程不允许读取此资源，不允许追加共享锁，不允许修改此资源，不允许追加排他锁。  
语法：  
update t\_table set a =1; // 数据库的增删改操作默认都会加排他锁  
select \* from t\_table for update;// for update也是一种增删改  
排他锁是独占的，不会与其他锁共存。  
3.乐观锁与悲观锁  
乐观锁与悲观锁是逻辑上的锁。

乐观锁：

乐观锁：乐观地认为，并发问题很难发生。  
乐观锁虽然认为并发问题很难发生，但并不是不会发生，所以也会有措施防止问题真的产生：每次数据修改都自增版本号version。  
进行数据读取时，并不加锁，而是同时读取当前的版本号version1；在对数据进行修改时，要判断当前的版本号version2是否等于之前的版本号version1。  
版本号不匹配，则代表着并发问题已产生，所以需要回滚此次操作。  
实现方式：版本号机制、CAS。  
悲观锁：

悲观锁：悲观地认为，并发问题极易发生。  
悲观锁认为并发问题极易发生，所以每次操作，无论读写，都会对记录加锁，以防止其他线程对数据进行修改。  
实现方式：数据库的行锁、读锁和写锁。