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java锁

2020-06-13 15:22:32   0  举报

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java 锁机制

锁升级

java

作者其他创作

大纲/内容

乐观锁VS悲观锁

乐观锁

CAS算法

原子类的自增操作

AtomicInteger

ABA问题

解决方法：版本号

悲观锁

Synchronized关键字

在操作同步资源之前需要给同步资源先加锁，这把锁就是存在Java对象头里

通过Monitor（称为内部锁）来实现线程同步，Monitor是依赖于底层的操作系统的Mutex Lock（互斥锁）来实现的线程同步

Lock类的实现类

自旋锁VS适应性自旋锁

自旋锁

-XX:+UseSpinning 默认开启

实现原理同样也是CAS，AtomicInteger中调用unsafe进行自增操作的源码中的do-while循环就是一个自旋操作

自旋限定次数默认是10次，可以使用-XX:PreBlockSpin

适应性自旋锁

如果在同一个锁对象上，自旋等待刚刚成功获得过锁，并且持有锁的线程正在运行中，那么虚拟机就会认为这次自旋也是很有可能再次成功，进而它将允许自旋等待持续相对更长的时间。如果对于某个锁，自旋很少成功获得过，那在以后尝试获取这个锁时将可能省略掉自旋过程，直接阻塞线程，避免浪费处理器资源。

无锁 VS 偏向锁 VS 轻量级锁 VS 重量级锁

无锁

没有对资源进行锁定，所有的线程都能访问并修改同一个资源，但同时只有一个线程能修改成功

CAS原理及应用即是无锁的实现

偏向锁

一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁

当一个线程访问同步代码块并获取锁时，会在Mark Word里存储锁偏向的线程ID。在线程进入和退出同步块时加锁和解锁是靠检测Mark Word里是否存储着指向当前线程的偏向锁。

偏向锁只需要在置换ThreadID的时候依赖一次CAS原子指令即可

-XX:-UseBiasedLocking=false来关闭，默认开启

轻量级锁

当锁是偏向锁的时候，被另外的线程所访问，偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞

在代码进入同步块的时候，如果同步对象锁状态为无锁状态（锁标志位为“01”状态，是否为偏向锁为“0”），虚拟机首先将在当前线程的栈帧中建立一个名为锁记录（Lock Record）的空间，用于存储锁对象目前的Mark Word的拷贝，然后拷贝对象头中的Mark Word复制到锁记录中。拷贝成功后，虚拟机将使用CAS操作尝试将对象的Mark Word更新为指向Lock Record的指针，并将Lock Record里的owner指针指向对象的Mark Word。如果这个更新动作成功了，那么这个线程就拥有了该对象的锁，并且对象Mark Word的锁标志位设置为“00”，表示此对象处于轻量级锁定状态。

重量级锁

若当前只有一个等待线程，则该线程通过自旋进行等待。但是当自旋超过一定的次数，或者一个线程在持有锁，一个在自旋，又有第三个来访时，轻量级锁升级为重量级锁。

将除了拥有锁的线程以外的线程都阻塞

公平锁 VS 非公平锁

公平锁

非公平锁

ReentrantLock

内部类Sync，Sync继承AQS（AbstractQueuedSynchronizer）

默认使用非公平锁

公平锁FairSync和非公平锁NonfairSync两个子类

两个子类lock()方法唯一的区别就在于公平锁在获取同步状态时多了一个限制条件：hasQueuedPredecessors()。

hasQueuedPredecessors()：主要是判断当前线程是否位于同步队列中的第一个。如果是则返回true，否则返回false。

可重入锁 VS 非可重入锁

一个优点是可一定程度避免死锁

Java中ReentrantLock和synchronized都是可重入锁

重入锁ReentrantLock以及非可重入锁NonReentrantLock

都继承父类AQS，其父类AQS中维护了一个同步状态status来计数重入次数，status初始值为0。当线程尝试获取锁时，可重入锁先尝试获取并更新status值，如果status == 0表示没有其他线程在执行同步代码，则把status置为1，当前线程开始执行。如果status != 0，则判断当前线程是否是获取到这个锁的线程，如果是的话执行status+1，且当前线程可以再次获取锁。而非可重入锁是直接去获取并尝试更新当前status的值，如果status != 0的话会导致其获取锁失败，当前线程阻塞。释放锁时，可重入锁同样先获取当前status的值，在当前线程是持有锁的线程的前提下。如果status-1 == 0，则表示当前线程所有重复获取锁的操作都已经执行完毕，然后该线程才会真正释放锁。而非可重入锁则是在确定当前线程是持有锁的线程之后，直接将status置为0，将锁释放。

可重入锁

可重入锁又名递归锁，是指在同一个线程在外层方法获取锁的时候，再进入该线程的内层方法会自动获取锁（前提锁对象得是同一个对象或者class），不会因为之前已经获取过还没释放而阻塞

非可重入锁

独享锁 VS 共享锁

独享锁

指该锁一次只能被一个线程所持有。获得排它锁的线程即能读数据又能修改数据。

JDK中的synchronized和JUC中Lock的实现类就是互斥锁。

ReentrantLock

虽然有公平锁和非公平锁两种，但是它们无论读操作还是写操作添加的都是独享锁

共享锁

指该锁可被多个线程所持有。获得共享锁的线程只能读数据，不能修改数据。

独享锁与共享锁也是通过AQS来实现的，通过实现不同的方法，来实现独享或者共享。