Java中的鎖

Java中的鎖

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公平鎖/非公平鎖(ReentrantLock/Synchronized)

公平鎖是指多個線程按照申請鎖的順序來獲取鎖

非公平鎖是指多個線程獲取鎖的順序并不是按照申請鎖的順序,有可能后申請的線程比先申請的線程優(yōu)先獲取鎖,會造成優(yōu)先級反轉(zhuǎn)或者饑餓現(xiàn)象

ReentrantLock通過構(gòu)造函數(shù)指定是否是公平鎖,默認非公平鎖,非公平鎖的吞吐量比公平鎖要大。

Synchronized是非公平鎖,它不像ReetrantLock是通過AQS來實現(xiàn)線程調(diào)度,所以并沒有任何辦法使其變成公平鎖

可重入鎖(ReentrantLock/Synchronized)

可重入所有又名遞歸鎖,是指同一個線程在外層獲取鎖的時候,在進入方法內(nèi)部會自動獲取到鎖

可重入鎖的好處是可以一定程度的避免死鎖

獨享鎖/共享鎖(ReentrantLock/ReadWriteLock/Synchronized)

獨享鎖是指該鎖一次只能被一個線程持有

共享鎖是指該鎖可以同時被多個線程持有

對于ReetrantLock而言,是獨享鎖,但是對于它的一個是嫌累ReadWriteLock,讀鎖是共享鎖,寫鎖是獨享鎖,獨享鎖與共享鎖也是通過AQS來實現(xiàn)的,通過實現(xiàn)不同的方法來實現(xiàn)獨享或者共享

對于Synchronized而言,當然是獨享鎖

互斥鎖/讀寫鎖(ReentrantLock/ReadWriteLock)

獨享鎖于共享鎖是一種廣義的說法,實際實現(xiàn)就是互斥鎖于讀寫鎖

樂觀鎖/悲觀鎖

樂觀鎖與悲觀鎖不是具體指什么類型的鎖,而是指看待并發(fā)同步的角度

悲觀鎖認為對同一個數(shù)據(jù)的操作,一定是會發(fā)生修改的,哪怕沒有修改,也會認為修改,因此對同一個數(shù)據(jù)的并發(fā)操作,悲觀鎖采取加鎖的形式,悲觀認為,不加鎖的并發(fā)操作一定會有問題。

樂觀鎖則認為對同一個數(shù)據(jù)的并發(fā)操作,是不會發(fā)生修改的,在更新數(shù)據(jù)的時候,會采用嘗試更新,不斷重試的方式更新數(shù)據(jù),樂觀的認為,不加鎖的并發(fā)操作是沒有事情的

悲觀鎖在java中的引用就是使用各種鎖

樂觀鎖是采用CAS算法,例如原子類,通過CAS自旋實現(xiàn)原子操作

分段鎖

分段鎖其實是一種鎖的設計,并不是具體的一種鎖,對于ConcurrentHashMap而言,其并發(fā)的實現(xiàn)就是通過分段鎖的形式來實現(xiàn)高效的并發(fā)操作。

我們以ConcurrentHashMap來說一下分段鎖的含義以及設計思想,ConcurrentHashMap中的分段鎖稱為Segment,它即類似于HashMap(JDK7與JDK8中HashMap的實現(xiàn))的結(jié)構(gòu),即內(nèi)部擁有一個Entry數(shù)組,數(shù)組中的每個元素又是一個鏈表;同時又是一個ReentrantLock(Segment繼承了ReentrantLock)。

當需要put元素的時候,并不是對整個hashmap進行加鎖,而是先通過hashcode來知道他要放在那一個分段中,然后對這個分段進行加鎖,所以當多線程put的時候,只要不是放在一個分段中,就實現(xiàn)了真正的并行的插入。

但是,在統(tǒng)計size的時候,可就是獲取hashmap全局信息的時候,就需要獲取所有的分段鎖才能統(tǒng)計。
分段鎖的設計目的是細化鎖的粒度,當操作不需要更新整個數(shù)組的時候,就僅僅針對數(shù)組中的一項進行加鎖操作。

偏向鎖/輕量級鎖/重量級鎖

這三種鎖是指鎖的狀態(tài),并且是針對Synchronized。在Java 5通過引入鎖升級的機制來實現(xiàn)高效Synchronized。這三種鎖的狀態(tài)是通過對象監(jiān)視器在對象頭中的字段來表明的。

偏向鎖是指一段同步代碼一直被一個線程所訪問,那么該線程會自動獲取鎖。降低獲取鎖的代價。
輕量級鎖是指當鎖是偏向鎖的時候,被另一個線程所訪問,偏向鎖就會升級為輕量級鎖,其他線程會通過自旋的形式嘗試獲取鎖,不會阻塞,提高性能。

重量級鎖是指當鎖為輕量級鎖的時候,另一個線程雖然是自旋,但自旋不會一直持續(xù)下去,當自旋一定次數(shù)的時候,還沒有獲取到鎖,就會進入阻塞,該鎖膨脹為重量級鎖。重量級鎖會讓其他申請的線程進入阻塞,性能降低。

自旋鎖

自旋鎖是指嘗試獲取鎖的線程不會立即阻塞,而是采用循環(huán)的方式去嘗試獲取鎖,這樣的好處是減少線程上下文切換的消耗,缺點是循環(huán)會消耗CPU。

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