锁机制

本文介绍了MySQL中的锁机制,包括全局锁、表级锁和行级锁。详细解释了各种锁的作用、应用场景及其优缺点。

        锁是计算机协调多个线程并发处理某一资源的机制,类似于java中的synchronized。mysql中锁分为全局锁、表级锁、行级锁。

一、全局锁

        对整个数据库实例加锁,所有数据处于只读状态。用于对数据库所有数据备份,保持数据完整性。加全局锁:

        flush tables with read lock;

        数据备份:

                mysqldump -uroot -p$$$$$ 数据库名>保存的文件名.sql(在windows命令行执行

Notations:在mysqldump 后面加上--single-transaction可以实现不加锁的数据备份

        释放:

                unlock tables;

        缺点:(1)备份期间不能执行其他业务;(2)如果在从库备份,备份期间不能执行主库的二进制日志,导致主从延迟。

二、表级锁

        只锁整张表。主要分为:(1)表锁;(2)元数据锁;(3)意向锁

2.1 表锁

        又分为表共享读锁(read lock)和表独占写锁(write lock)

        加锁:lock tables 表名 read/write;   释放锁:unlock tables;

        如果在一个链接中对表加了read lock,那么该链接和其他连接都只能对其执行DQL语句。

        而如果一个链接对表加了write lock,那么该链接可以对其执行任何语句,而其他不能执行任何语句

2.2 元数据锁(meta data loak,MDL)

        MDL是系统自动控制,元数据简单就是指的表结构。MDL主要作用是维护表元数据一致性,在表上有事务活动时,不可写入元数据。避免DML和DDL语句的冲突。

        mysql在执行DML时,自动加读锁(共享)。对表结构变更时,自动加写锁(排他)

        sql语句对应的元数据锁:

  2.3 意向锁

        为避免DML语句执行时,表锁和行锁的冲突,innoDB加入了意向锁,避免表锁搜索每行看有没有行锁及行锁类型。分为两种:(1)意向共享锁(IS):select .... lock in share mode;(2)意向排他锁(IX):由insert,update等添加。

        IS与表锁read兼容,与表锁write排斥,而IX与两者都排斥。意向锁之间不会互相排斥。

        例如加上IS:

                select * from students where sid='01' lock in share mode;

        IX在执行一些SQL语句时就会自动添加。

三、行级锁        

        主要用在InnoDB中,只锁一行的数据。行级锁依赖于索引项加锁。

3.1 行锁

        锁住一行的数据,防止其他事务进行update和delete。在read committed和read uncommitted下都支持。InnoDB中有两种类型的行锁:(1)共享锁(S):允许一个事务读一行,防止其他事务获得相同数据集的排他锁。(2)排他锁 (X):允许获取排他锁的事务更新数据,防止其他事务获得相同数据集的共享锁和排他锁。

        I和S的关系如下所示:

        

          加锁如下:

         一旦事务提交或回滚,锁自动释放。当两个客户端同时执行一行数据,都加上了锁,当两个锁互相排斥时,那么一边就会出现阻塞。

Notations:不通过索引条件检索数据,那么InnoDB将对表中所有数据加锁,行锁升级为表锁。

3.2 间隙锁和临建锁

        锁定索引记录间隙,确保索引记录间隙不变,防止其他事务进行insert。在repetable read 下支持。

        临建锁是行锁和间隙锁的组合。在repetable read下支持。

        默认情况下,InnoDB在repeatable read的隔离级别运行,引擎使用next-key进行搜索和扫描,防止幻读。出现这两种锁的情况:(1)索引上的等值查t询(唯一索引),给不存在的记录加锁,会优化为间隙锁;(2)索引上的等值查询(普通索引),向右遍历到最后一个值不满足查询需求时,next-key退化成间隙锁;(3)索引上的范围查询(唯一索引),会访问到不满足条件的第一个值为止。

Notations:

1,比如只有id=3和8的记录,查询5,就会给3和8之间的记录加上间隙锁,再在另一个事务中修改id=7的数据就会阻塞。

2,比如有age=19和age=25的记录,查询大于19的记录加上share in mode,会给19的记录加上行锁,并且给25直到正无穷的记录加上临建锁。

3,间隙锁唯一目的是防止其他事务插入间隙,间隙锁可以共存,一个事务的间隙锁不会防止另一个事务在同一间隙加上间隙锁。

        

        

<think>首先,用户的问题是:“我想了解Java锁机制的相关信息 请问Java锁机制介绍”。所以,我需要提供一个清晰的解释Java锁机制的介绍。 从系统级指令: - 所有行内数学表达式必须使用$...$格式。但在这个上下文中,Java锁机制是关于编程的,可能没有数学表达式。如果有变量或概念,我需要处理。例如,提到CAS时,可能有数学概念,但可能不需要数学格式。指令说“包括变量、不等式、方程等”,但在Java锁机制中,常见的是变量如对象或线程概念。如果需要,我可以使用$...$,但尽量不要过度应用。 - 独立公式使用$$...$$并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题:在回答末尾生成相关问题,用§§相关问题§§分隔。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如[^1]。引用来自用户提供的引用:[^1], [^2], [^3], [^4]。这些引用是关于Java锁机制的,所以我应该在回答中提到这些概念时引用它们。 用户提供的引用: - [^1]: 提到的分类:公平/非公平等。 - [^2]: 详细目录结构,涉及的分类、ReentrantReadWriteLock、synchronized等。 - [^3]: 关于可重入的例子。 - [^4]: 解释可重入的定义和优点。 我的回答需要引用这些内容,自然地添加引用标识。 回答结构: - 结构清晰,帮助用户逐步解决问题。 - 尽量保证真实可靠。 - 使用中文。 主题:Java锁机制介绍。 核心内容包括: - 的基本概念:是用于线程同步的机制,防止多个线程同时访问共享资源。 - 分类:参考引用,列出常见的类型: - 公平 vs 非公平 - 可重入 vs 不可重入 - 独占 vs 共享 - 互斥 vs 读写 - 乐观 vs 悲观 - 分段 - 偏向/轻量级/重量级 - 自旋 - Java中的具体实现:如synchronized关键字、ReentrantLock类等。 - 的升级和优化:如从偏向到重量级的升级。 - 优点和用例:避免死、提高性能。 逐步介绍: 1. 引言:什么是Java锁机制?它是用于多线程编程中确保线程安全的工具。 2. 的分类:简要介绍主要类别。 3. 详细解释关键类型,如可重入(参考[^4]),使用例子。 4. Java中的实现:介绍synchronized和ReentrantLock。 5. 的状态升级:偏向、轻量级、重量级(参考[^2])。 6. 总结的重要性。 生成相关问题:在回答结束后,添加相关问题部分,标记为§§相关问题§§。 引用添加:当提到具体概念时,自然地添加引用标识。例如: - “可重入允许同一个线程多次获取同一把,避免死”[^4]。 - 确保引用是自然的。 避免数学表达式除非必要。在Java锁机制中,可能涉及CAS操作,如果提到,可以写成$CAS$ if needed, but it's not mathematical. CAS是Compare and Swap,可以用$...$包裹变量。 回答结构: - 开头:介绍Java锁机制。 - 主体:分小节解释关键点。 - 结尾:总结。 - 然后相关问题。 确保回答真实可靠:基于提供的引用和一般知识。 最终输出: - 用中文。 - 末尾有相关问题。 </think>以下是关于 Java 锁机制的详细介绍。Java 锁机制是多线程编程中用于实现线程同步的关键工具,它可以防止多个线程同时访问共享资源,从而避免数据不一致和并发问题。锁机制并非 Java 独有,但 Java 提供了丰富的内置实现(如 `synchronized` 关键字和 `java.util.concurrent.locks` 包)。接下来,我将从基础概念、常见分类、Java 核心实现等方面逐步解释,帮助您全面理解。本文内容基于您提供的引用进行整理,确保真实可靠。 ### 1. Java 锁机制的基本概念 Java 锁机制主要用于解决多线程环境下的资源竞争问题。当多个线程访问共享数据时,可以确保只有一个线程在特定时间内执行关键代码(临界区),从而实现线程安全。的核心作用是实现同步,防止并发错误如死或数据竞争。锁机制Java 中广泛应用于数据库操作、缓存管理等高并发场景[^1]。 ### 2. Java 的主要分类 Java 可以根据不同特性进行分类。以下是常见分类(基于引用内容整理),每个类别都有其适用场景: - **公平 vs 非公平**: - 公平:线程获取的顺序遵循先来先服务原则(FIFO),确保公平性,但可能导致性能开销。例如,`ReentrantLock` 可以通过构造函数设置为公平模式。 - 非公平:线程获取的顺序不保证公平性,可能导致线程“插队”,但通常性能更高(默认模式)。 - **可重入 vs 不可重入**: - 可重入:同一个线程可以多次获取同一把,而不会造成死。这在递归调用或嵌套方法中尤为重要。Java 中的 `synchronized` 和 `ReentrantLock` 都是可重入。例如,在方法调用链中,线程获取后进入内层方法会自动持有[^4]。 ```java public class Test { public void a() { ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); // 创建一个公平的可重入 lock.lock(); // 第一次获取 lock.lock(); // 第二次获取不会阻塞,因为可重入 // ... 执行代码 lock.unlock(); // 需要对应解 lock.unlock(); } } ``` - 不可重入:如果线程重复获取同一把,会引发死,因为无法被再次获取。 - **独占(写) vs 共享(读)**: - 独占:仅允许一个线程持有,用于写操作,防止其他线程读或写。例如,`ReentrantLock` 默认是独占。 - 共享:允许多个线程同时持有,用于读操作,提高并发性能。`ReentrantReadWriteLock` 实现了读写分离,读是共享的,写是独占的[^2]。 - **乐观 vs 悲观**: - 乐观:假设并发冲突较少,不使用,仅在提交时检测冲突(如使用 CAS 操作)。适合读多写少场景,例如 `java.util.concurrent.atomic` 包中的原子类。 - 悲观:假设并发冲突频繁,始终使用保护资源。例如 `synchronized` 关键字。 - **其他分类**: - **互斥 vs 读写**:互斥是独占的特例;读写结合了共享和独占特性(如 `ReentrantReadWriteLock`)。 - **分段**:将数据分成多个段,每个段独立加,减少竞争。例如 `ConcurrentHashMap` 的实现。 - **偏向/轻量级/重量级**:这是状态升级的过程(详见第 4 节)。 - **自旋**:线程在获取失败时,不立即阻塞,而是循环尝试(自旋),减少上下文切换开销。常用于短时操作[^2]。 ### 3. Java 中的核心实现 Java 提供了多种实现,主要分为两类: - **内置(synchronized)**:使用 `synchronized` 关键字实现,是一种可重入的互斥。它自动管理状态升级(从偏向到重量级),简化编程但灵活性较低。 ```java public synchronized void method() { // 临界区代码 } ``` - **显式java.util.concurrent.locks)**:通过 `Lock` 接口及其实现类提供更丰富的功能。 - `ReentrantLock`:可重入,支持公平性和不公平性设置,提供 `tryLock` 等高级方法。 - `ReentrantReadWriteLock`:实现读写分离,提高读操作的并发性。 - `StampedLock`(JDK 8+):邮戳,结合乐观锁机制,性能更高,适合读多写少场景[^2]。 - `Condition`:条件变量,允许线程在特定条件下等待或唤醒,常用于生产者-消费者模式。 ### 4. 的状态升级和优化 Java (尤其是 `synchronized`)会根据线程竞争情况动态升级状态,以平衡性能和安全性: - **无**:初始状态,没有线程竞争。使用 CAS(Compare and Swap)操作实现原子更新(例如 $CAS(\text{expectedValue}, \text{newValue})$ 比较并交换变量)。 - **偏向**:当只有一个线程访问时,被“偏向”该线程,减少开销。实现原理是标记线程 ID 在对象头中[^2][^4]。 - **轻量级**:当多个线程轻度竞争时,使用自旋等待。线程通过 CAS 尝试获取,避免阻塞。 - **重量级**:当竞争激烈时,升级为重量级,线程进入阻塞状态,依赖操作系统互斥量。这会增加开销但保证公平性。 升级的过程是不可逆的,旨在优化并发性能,避免不必要的系统调用[^2]。 ### 5. 锁机制的优势和注意事项 - **优势**:可重入能预防死(如递归调用),共享提升读取并发性,乐观减少争用。整体上,锁机制确保了线程安全和数据一致性。 - **注意事项**: - 过度使用可能导致性能瓶颈或死(例如线程相互等待)。 - 优先选择高级(如 `StampedLock`)来优化性能。 - 使用工具如 `CountDownLatch` 或 `Semaphore` 辅助线程协调[^2]。 Java 锁机制是多线程编程的基石,理解其分类和实现可以帮助您设计高效的并发应用。建议通过实际代码(如上述示例)加深理解。
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值