总结篇(30)---Java并发及锁(4)常见锁及分类

最新推荐文章于 2023-10-03 17:38:11 发布

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#java #并发编程 #常见锁 #公平锁非公平锁 #可重入锁

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本文详细介绍了Java中的多种锁机制，包括公平锁与非公平锁、可重入锁与不可重入锁、独享锁与共享锁等，并探讨了乐观锁与悲观锁的不同应用场景。此外还解释了分段锁、自旋锁、可中断锁的概念及其适用场景。

一、公平锁和非公平锁

公平锁：指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁
非公平锁：没有顺序完全随机，所以会造成优先级反转

       举例：
           synchronized就是非公平锁
           ReentrantLock(使用CAS和AQS实现)通过构造参数可以决定是非公平锁还是公平锁，默认构造是非公平锁，非公平锁的吞吐量性能比公平锁大好。

二、可重入锁和不可重入锁

可重入锁：又名递归锁，指同一线程在外层方法获取锁的时候进入内层方法会自动获取锁
不可重入锁：即当前线程执行某个方法已经获取了该锁，那么在方法中尝试再次获取锁时，就会获取不到被阻塞。

       举例：
           synchronized和ReentrantLock都是可重入锁，可重入锁可以在一定程度上避免死锁。
           不可重入锁目前没遇到过。

三、独享锁和共享锁

独享锁：指该锁一次只能被一个线程持有
共享锁：指该锁可以被多个线程所持有

       举例：
           synchronized和ReentrantLock都是独享锁
           ReadWriteLock的读锁是共享锁，写锁是独占锁（ReadWriteLock是一个接口，实现类有ReetrantReadWriteLock）

四、乐观锁和悲观锁

这个分类不是具体锁的分类，而是看待并发同步的角度。

乐观锁：认为对于同一数据的并发操作是不会发生修改的，在更新数据的时候会采用不断的尝试更新，乐观锁认为不加锁的并发操作是没事的。
悲观锁：认为对于同一个数据的并发操作一定是会发生修改的（哪怕实质没修改也认为会修改），因此对于同一个数据的并发操作，悲观锁采取加锁的形式，因为悲观认为不加锁的操作一定有问题。

乐观锁适合读操作非常多的场景，不加锁会带来大量的性能提升，乐观锁就是基于CAS的无锁编程。如java的原子类就是通过CAS自旋实现的。
悲观锁适合写操作非常多的场景。

五、分段锁

实际上一种锁的策略，不是具体的锁。

分段锁的设计是为了细化锁的粒度。

       举例：
           jdk1.7的ConcurrentHashMap的实现就是通过分段锁的形式来实现高效并发操作。
           当要put元素时并不是对整个hashmap加锁，而是先通过hashcode知道它要放在哪个分段，然后对分段进行加锁，所以多线程put元素时只要放在的不是同一个分段就做到了真正的并行插入，但是统计size时就需要获取所有的分段锁才能统计。

六、偏向锁、轻量级锁、重量级锁

这几种状态都不是java语言中的锁，而是jvm为了提高锁的获取与释放而做的优化（使用synchronized时）

偏向锁：

指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程就会自动获取锁。降低获取锁的代价。

轻量级锁：

指当锁是偏向锁的时候，被另一个线程所访问，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，提高性能。

重量级锁：

指当锁为轻量级锁的时候，另一个线程虽然自旋，但自旋不会一直持续下去，当自旋一定次数的时候，还没有获取锁，就会进入阻塞，该锁膨胀为重量级锁。重量级锁会让其他申请的线程进入阻塞，性能降低。

       其实一共有四种状态，分别是无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态、重量级锁状态。
       锁的状态是通过对象监视器在对象头中的字段来声明的。
       这四种状态会随着竞争的情况逐渐升级，而且是不可逆的过程，即不可降级。
备注：
锁的状态在对象头中怎么标记声明，这个有需要的时候再进行补充，暂时不深究。