Java中常用的锁介绍

x33g5p2x  于2021-11-17 转载在 Java  
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1、乐观锁

乐观锁是一种乐观思想,即认为读多写少,遇到并发写的可能性低,每次去拿数据的时候都认为别人不会修改,所以不会上锁,但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据,采取在写时先读出当前版本号,然后加锁操作(比较跟上一次的版本号,如果一样则更新),如果失败则要重复读-比较-写的操作。
  Java中的乐观锁基本都是通过CAS操作实现的,CAS是一种更新的原子操作,比较当前值跟传入值是否一样,一样则更新,否则失败。

2、悲观锁

悲观锁是就是悲观思想,即认为写多,遇到并发写的可能性高,每次去拿数据的时候都认为别人会修改,所以每次在读写数据的时候都会上锁,这样别人想读写这个数据就会block直到拿到锁。
  Java中的悲观锁就是Synchronized,AQS框架下的锁则是先尝试cas乐观锁去获取锁,获取不到,才会转换为悲观锁,如RetreenLock。

3、自旋锁

自旋锁原理非常简单,如果持有锁的线程能在很短时间内释放锁资源,那么那些等待竞争锁的线程就不需要做内核态和用户态之间的切换进入阻塞挂起状态,它们只需要等一等(自旋),等持有锁的线程释放锁后即可立即获取锁,这样就避免用户线程和内核的切换的消耗。
  线程自旋是需要消耗cup的,说白了就是让cup在做无用功,如果一直获取不到锁,那线程也不能一直占用cup自旋做无用功,所以需要设定一个自旋等待的最大时间。
  如果持有锁的线程执行的时间超过自旋等待的最大时间扔没有释放锁,就会导致其它争用锁的线程在最大等待时间内还是获取不到锁,这时争用线程会停止自旋进入阻塞状态。

4、ReentrantLock

ReentantLock继承接口Lock并实现了接口中定义的方法,他是一种可重入锁,除了能完成synchronized所能完成的所有工作外,还提供了诸如可响应中断锁、可轮询锁请求、定时锁等避免多线程死锁的方法。

5、Semaphore信号量(控制同时访问的线程个数)

Semaphore是一种基于计数的信号量。它可以设定一个阈值,基于此,多个线程竞争获取许可信号,做完自己的申请后归还,超过阈值后,线程申请许可信号将会被阻塞。
  Semaphore可以用来构建一些对象池,资源池之类的,比如数据库连接池。

6、公平锁与非公平锁

公平锁(Fair):加锁前检查是否有排队等待的线程,优先排队等待的线程,先来先得;
非公平锁(Nonfair):加锁时不考虑排队等待问题,直接尝试获取锁,获取不到自动到队尾等待。
● 非公平锁性能比公平锁高5~10倍,因为公平锁需要在多核的情况下维护一个队列;
● Java中的synchronized是非公平锁,ReentrantLock 默认的lock()方法采用的是非公平锁。
(1)公平锁:
优点:所有的线程都能得到资源,不会饿死在队列中。
缺点:吞吐量会下降很多,队列⾥⾯除了第⼀个线程,其他的线程都会阻塞,cpu唤醒阻塞线程的开销会很⼤。
(2)非公平锁:
优点:可以减少CPU唤醒线程的开销,整体的吞吐效率会⾼点,CPU也不必取唤醒所有线程,会减少唤起线程的数量。
缺点:你们可能也发现了,这样可能导致队列中间的线程⼀直获取不到锁或者长时间获取不到锁,导致饿死。

7、ReadWriteLock读写锁

为了提高性能,Java提供了读写锁,在读的地方使用读锁,在写的地方使用写锁,灵活控制,如果没有写锁的情况下,读是无阻塞的,在一定程度上提高了程序的执行效率。读写锁分为读锁和写锁,多个读锁不互斥,读锁与写锁互斥,这是由jvm自己控制的,你只要上好相应的锁即可。

  • 读锁:如果你的代码只读数据,可以很多人同时读,但不能同时写,那就上读锁。
  • 写锁:如果你的代码修改数据,只能有一个人在写,且不能同时读取,那就上写锁。
    总之,读的时候上读锁,写的时候上写锁!
    Java中读写锁有个接口java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock,也有具体的实现ReentrantReadWriteLock。

8、共享锁和独占锁

Java并发包提供的加锁模式分为独占锁和共享锁。
(1)独占锁
  独占锁模式下,每次只能有一个线程能持有锁,ReentrantLock就是以独占方式实现的互斥锁。独占锁是一种悲观保守的加锁策略,它避免了读/读冲突,如果某个只读线程获取锁,则其他读线程都只能等待,这种情况下就限制了不必要的并发性,因为读操作并不会影响数据的一致性。
(2)共享锁
  共享锁则允许多个线程同时获取锁,并发访问 共享资源,如:ReadWriteLock。共享锁则是一种乐观锁,它放宽了加锁策略,允许多个执行读操作的线程同时访问共享资源。

AQS的内部类Node定义了两个常量SHARED和EXCLUSIVE,他们分别标识 AQS队列中等待线程的锁获取模式。
  java的并发包中提供了ReadWriteLock,读-写锁。它允许一个资源可以被多个读操作访问,或者被一个 写操作访问,但两者不能同时进行。

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