Java中的锁居然有这么多!

发布于 2021-4-1 16:54
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小伙伴们晚上好呀~

干货可能会迟到,但是不能缺席呀!😄

嘿嘿 这篇来讲讲锁 🔒 啦~

看完上文的 ConcurrentHashMap 是不是发现有很多个 锁呀,这篇就带大家缕一缕~ 😝Java中的锁居然有这么多!-开源基础软件社区

Java 中的锁


为啥是 Java 中的锁呢, 因为 锁的种类 也有很多的,像我们平时使用的 MySQL,它也有自己的 表锁,行锁,间隙锁 ... ... 还有 基于redis 的分布式锁 (RedLock——红锁)呀,zookeeper的分布式锁 等各种各样的🔒~

埋个坑🕳 ~ 以后写数据库专题的时候写写 😝

4ye 总结了一份思维导图,小伙伴们可以看看~Java中的锁居然有这么多!-开源基础软件社区

乐观锁


说到这个就不得不提下 JAVA 中的 CAS 了,它是这种思想的具体实现~,还记得上文 频繁出现的 Unsafe 类吗,ConcurrentHashMap 就是通过它去调用这个 CAS ( Compare And Swap / Set ),去设置值的 😋

概念:
读不加锁,更新数据期间会加锁(保证原子性)

 

详解:

  • 读数据时 会很乐观的认为别的线程没有在修改数据,所以不会上锁。
  • 写数据时 会判断当前值和期望值一不一样,一样的话会进行修改,此时修改会加锁。

(这里还有些很硬核的点,涉及到硬件层面的锁~ 基于MESI协议滴 后面具体专题再扩展下!😝 )

 

实现方式:
CAS 机制、版本号机制,时间戳机制

为什么会多后面两种机制呢,其实这里是为了解决这个 ABA 问题

 

ABA问题:
场景模拟,现在有三条线程

线程1 读取变量a,此时a=1

线程2 读取变量a,此时a=1, 比较后将它改为 a=2

线程3 读取变量a,此时a=2, 比较后将它改为 a=1

这时线程1 发现变量a 还是1 ,和原来一样,就将它改成其他值了

可以发现这个过程中 线程1 在修改值的时候,线程2,3已经修改过变量a的值了,但是它毫不知情~

所以呢,为了解决这个问题,就引入了这个版本号机制 或者 时间戳机制~

其实就是多比较一个值,比如 每次更改时再比较下这个版本号或者时间戳对不对得上~

额 这里既然只讲Java ,那也不扯远啦~ 嘿嘿,不过道理还是通用的!

小伙伴们可以参考下 这个 原子类中的 AtomicStampedReference ,它就解决了这个 ABA 问题

 

悲观锁


这个就和乐观完全相反啦~ 不管读操作还是写操作,都悲观的认为会被别的线程改变,所以 不管是读还是写都会 加锁

概念:
悲观的认为,读写都要加锁,不然值会被其他线程改变~

 

实现方式:
synchronized ,ReentrantLock

 

公平锁


公平嘛,要讲究先来后到 😄

概念:
多个线程按照申请锁的顺序来获取锁
原理:主要依赖于维护这个锁的 等待队列,当队列为空时就直接占有锁, 不为空就加入到 等待队列 的末尾,然后按照 FIFO 的原则去获取锁。

 

实现方式:
创建 ReentrantLock 时,显示指定 new ReentrantLock(true)

其实是靠这个 AQS 来实现公平和非公平的,这里也埋个坑🕳 后面会详解这个专题的😋

Java中的锁居然有这么多!-开源基础软件社区

非公平锁


这个就不和你讲先来后到了 😄

 

概念:
多个线程 不按照先到先得的方式去获取锁, 有可能后申请的线程会先得到锁~
原理:非公平锁会尝试获取锁,失败的话会加入到 等待队列 的末尾,然后按照 FIFO 的原则去获取锁 ,变成公平锁的方式~

 

实现方式:
创建 ReentrantLock 时,显示指定 new ReentrantLock(false) 或者使用默认的方式 new ReentrantLock();

Java中的锁居然有这么多!-开源基础软件社区

还有 synchronized 这个关键字也是非公平的

 

独享锁(独占锁)


独自占有锁,不和其他线程共享~ 😄 和 互斥锁,排他锁,悲观锁 同义

概念:
只允许一条线程占有该锁


实现方式:
synchronized ,ReentrantLock 还有 ReentrantReadWriteLock 中 的 写锁

 

共享锁


可以和其他线程共享该锁~ 😄 和 乐观锁,读写锁 同义

概念:
锁可被多个线程所持有


实现方式:
ReentrantReadWriteLock ,ReadWriteLock 这两个中的 读锁

 

互斥锁(同步锁)


可以理解为独占锁的具体实现~😄

概念:
表示该资源只能被一条线程访问,不能被其他访问


实现方式:
synchronized ,ReentrantLock

 

读写锁


顾名思义~ 有读锁和写锁 😄

读读不互斥
读写互斥
写写互斥
概念:
表示该资源允许 多条持有读锁的线程共同访问,但是只允许一条持有写锁的线程独占


实现方式:
ReentrantReadWriteLock ,ReadWriteLock

这里还涉及到锁的降级,还有可重入等一些有意思的点~ ,埋个坑🕳 后面也会写到的😋

 

可重入锁(递归锁)


什么是可重入呢~ 😄

概念:
当一个线程持有某个锁时,可以再次获取该锁而不会导致死锁或者阻塞
特点:
获取 n 次 锁 ,也要释放 n 次锁

 

实现方式:
synchronized ,ReentrantLock

 

分段锁


这个主要是 Jdk1.7 版本 的 CurrentHashMap 😄

概念:
简单回忆下~

CurrentHashMap 中 的 Segment 数组 ,put 操作时会调用 ReentrantLock 的 lock 方法,锁住该 Segment


实现方式:
synchronized ,ReentrantLock

 

自旋锁


哈哈 看了上文之后是不是觉得这个也特眼熟呀~ 😄

小伙伴们可以参看下 CurrentHashMap 中源码对这块的实现 ,如 put 源码

概念:
让线程不断地循环,去尝试获取锁


实现方式:
CAS

这里其实有很多可以扩展的,除了它的优缺点之外,还有 自适应自旋 这个和 虚拟机 相关的 ,埋个坑🕳 😋

 

死锁


情景模拟

线程1 拥有 资源A 的锁,线程2 拥有 资源B 的锁,但是线程1在持有A锁的情况下,还想拥有B锁。同理 线程2在持有B锁的情况下,还想拥有A锁。他们两就这样僵持着,互相等待对方释放锁🔒

概念:
死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中,由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。


锁升级


无锁 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁

这里涉及到 锁优化技术 ,后面和 锁粗化,锁解除 等作为一个专题写写✍Java中的锁居然有这么多!-开源基础软件社区👉 做了思维导图后发现这里有这么多专题得缕一缕的 o((>ω< ))o

 

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已于2021-4-1 16:54:27修改
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