JAVA锁机制

最新推荐文章于 2024-12-08 13:15:00 发布

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#java #python

博客介绍了Java中的几种锁。synchronized可通过编译后代码和jstack查看状态；LockSupport支持线程阻塞与释放，ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、StampedLock基于它实现。ReentrantLock是可重入锁，有公平与非公平之分；ReentrantReadWriteLock是可重入读写锁，读写互斥；StampedLock是对前者的优化，为乐观锁。

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synchronized

可重入锁，看一段代码
public static void main(String[] args) {
        B1 b1  = new B1();
        B1 b2  = new B1();

        Thread t1 = new Thread(()->{b1.say("p1");});
        t1.start();
        Thread t2 = new Thread(()->{b1.say("p2");});
        t2.start();
    }

    public synchronized void say(String p1){
        synchronized (this){
            System.out.println(p1);
            try {
                TimeUnit.MINUTES.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

编译后的代码

通过jstack查看运行状态：

LockSupport

java还有3个锁是通过LockSupoort实现的。为什么要说这个了，因为这个类支持线程的阻塞与释放。 ReentrantLock, ReentrantReadWriteLock,StampedLock。其中ReentrantLock,ReentrantReadWriteLock支持公平与非公平锁。
公平：FIFO
非公平：随机

ReentrantLock

可重入锁，咱们先自己实现一个这样的非公平锁。

1 需要一个状态，标记是否已有线程获取到锁了。0 未被锁定 1 被锁定
2 支持重入，需要知道这个锁被哪个线程持有，后续该线程再次获取锁时，状态+1，代表该线程获取了几次锁
3 2个线程同时获取锁，可以通compareAndSet原子方法进行状态改变，当某个线程获取失败，可以返回失败，也可以阻塞，等待继续获取锁，还可以自旋继续获取锁。非公平锁挺适合用自旋的。
4 锁的释放，当某个线程释放锁时，由于同一个时刻有且只能有一个线程释放锁，可以将状态变更，可重入锁得进行减1释放。
5 Condition实现，主要有await,signal，signalAll方法。
6 await方法，首先需要释放锁，这个很简单，调用Lock的方法就可以。然后调用LockSupport的阻塞方法，将当前线程阻塞掉。由于需要支持signal，所以这里需要一个队列，来记录顺序，当signal的时候，取出第一个await进行唤醒。唤醒后，继续通过自旋获取锁，拿到锁后，就可以return掉了。
7 signal方法，唤醒第一个await的线程。
8 signalAll方法，唤醒所有的await线程。

可重入公平锁

1 稍微改动下，不用自旋的方法，我们改成用LockSupport的阻塞方法。
2 2个线程同时获取锁，先判断是否可以重入，重入锁状态+1,然后返回。否则创建一个队列，如果不存在。然后状态将该线程加入队尾，再阻塞该线程。
3 完全释放锁的时候，完全释放是指锁状态为0，这个时侯，可以从队首拿出线程，消除阻塞，设置该线程获取锁，然后返回。

ReentrantReadWriteLock

可重入读写锁。读可以多次，写只能一个线程获取。读写互斥。公平与非公平，可以参照ReentrantLock。这里的读锁可以理解为共享锁。

1 获取读锁时，先看是否有写锁。
2 获取写锁时，先看是否有读锁。
3 获取读锁，需要将每个线程都存起来，并将每个线程重入了几次记录起来。剩下的就好办了。

StampedLock

jdk8 提供的锁，只不过是对ReentrantReadWriteLock的优化。但是它不支持Condition。有一个优点时，它是乐观锁。何为乐观锁：我们可以看一段源码：

    public long tryOptimisticRead() {
        long s;
        return (((s = state) & WBIT) == 0L) ? (s & SBITS) : 0L;
    }

可以看到这里只是判断是否有写锁。对于大部分都是读的场景，可以这样用。当你对这个数据使用完之后，需要校验是否有写锁。

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