案例分析:多线程锁该如何优化?

news2024/11/13 22:29:13

我们在前面几篇中,了解到可以使用 ThreadLocal,来避免 SimpleDateFormat 在并发环境下引起的时间错乱问题。其实还有一种解决方式,就是通过对parse 方法进行加锁,也能保证日期处理类的正确运行

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其实锁对性能的影响,是非常大的。因为对资源加锁以后,资源就被加锁的线程独占,其他的线程就只能排队等待这个锁,此时程序由并行执行,变相地成了顺序执行,执行速度自然就降低了。

下面是开启了 50 个线程,使用 ThreadLocal 和同步锁方式性能的一个对比。

Benchmark                                 Mode  Cnt     Score      Error   Units
SynchronizedNormalBenchmark.sync         thrpt   10  2554.628 ± 5098.059  ops/ms
SynchronizedNormalBenchmark.threadLocal  thrpt   10  3750.902 ±  103.528  ops/ms
========去掉业务影响========
Benchmark                                 Mode  Cnt        Score        Error   Units
SynchronizedNormalBenchmark.sync         thrpt   10    26905.514 ±   1688.600  ops/ms
SynchronizedNormalBenchmark.threadLocal  thrpt   10  7041876.244 ± 355598.686  ops/ms

可以看到,使用同步锁的方式,性能是比较低的。如果去掉业务本身逻辑的影响(删掉执行逻辑),这个差异会更大。代码执行的次数越多,锁的累加影响越大,对锁本身的速度优化,是非常重要的。

我们都知道,Java 中有两种加锁的方式:一种就是常见的synchronized 关键字,另外一种,就是使用 concurrent 包里面的 Lock。针对这两种锁,JDK 自身做了很多的优化,它们的实现方式也是不同的。本课时将从这两种锁讲起,看一下对锁的一些优化方式。

1、synchronied锁

synchronized 关键字给代码或者方法上锁时,都有显示或者隐藏的上锁对象。当一个线程试图访问同步代码块时,它首先必须得到锁,而退出抛出异常时必须释放锁。

  • 给普通方法加锁时,上锁的对象是 this;

  • 给静态方法加锁时,锁的是 class 对象;

  • 给代码块加锁,可以指定一个具体的对象作为锁。

1、monitor 原理

在面试中,面试官很可能会问你:synchronized 在字节码中,是怎么体现的呢?

这个也是面试中常问的,你知道 synchronized 关键字的底层原理?

Synchronized 底层其实就是一个 Monitor,Monitor 被翻译为监视器,是由 jvm 提供,c++语言实现

参照下面的代码,在命令行执行 javac,然后再执行 javap -v -p,就可以看到它具体的字节码。

可以看到,在字节码的体现上,它只给方法加了一个 flag:ACC_SYNCHRONIZED。

synchronized void syncMethod() {
        System.out.println("syncMethod");
}
======字节码=====
synchronized void syncMethod();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_SYNCHRONIZED
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: getstatic     #4
         3: ldc           #5
         5: invokevirtual #6
         8: return

我们再来看下同步代码块的字节码。可以看到,字节码是通过 monitorenter 和monitorexit 两个指令进行控制的。

void syncBlock(){
    synchronized (Test.class){
    }
}
======字节码======
void syncBlock();
    descriptor: ()V
    flags:
    Code:
      stack=2, locals=3, args_size=1
         0: ldc           #2 
         2: dup
         3: astore_1
         4: monitorenter
         5: aload_1
         6: monitorexit
         7: goto          15
        10: astore_2
        11: aload_1
        12: monitorexit
        13: aload_2
        14: athrow
        15: return
      Exception table:
         from    to  target type
             5     7    10   any
            10    13    10   any

monitorenter 上锁开始的地方

monitorexit 解锁的地方

其中被 monitorenter 和 monitorexit 包围住的指令就是上锁的代码

有两个 monitorexit 的原因,第二个 monitorexit 是为了防止锁住的代码抛异常后不能及时释放锁

这两者虽然显示效果不同,但他们都是通过 monitor 来实现同步的。我们可以通过下面这张图,来看一下 monitor 的原理。

注意了,下面是面试题目高发地。比如,你能描述一下 monitor 锁的实现原理吗?

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如上图所示,我们可以把运行时的对象锁抽象地分成三部分。其中,EntrySet 和 WaitSet 是两个队列,中间虚线部分是当前持有锁的线程,我们可以想象一下线程的执行过程。

当第一个线程到来时,发现并没有线程持有对象锁,它会直接成为活动线程,进入 RUNNING 状态。

接着又来了三个线程,要争抢对象锁。在使用了 synchornized 代码块时需要指定一个对象,所以 synchornized 也被称为对象锁

此时,这三个线程发现锁已经被占用了,就先进入 EntrySet 缓存起来,进入 BLOCKED 状态。此时,从 jstack 命令,可以看到他们展示的信息都是 waiting for monitor entry。

"http-nio-8084-exec-120" #143 daemon prio=5 os_prio=31 cpu=122.86ms elapsed=317.88s tid=0x00007fedd8381000 nid=0x1af03 waiting for monitor entry  [0x00007000150e1000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
    at java.io.BufferedInputStream.read(java.base@13.0.1/BufferedInputStream.java:263)
    - waiting to lock <0x0000000782e1b590> (a java.io.BufferedInputStream)
    at org.apache.commons.httpclient.HttpParser.readRawLine(HttpParser.java:78)
    at org.apache.commons.httpclient.HttpParser.readLine(HttpParser.java:106)
    at org.apache.commons.httpclient.HttpConnection.readLine(HttpConnection.java:1116)
    at org.apache.commons.httpclient.HttpMethodBase.readStatusLine(HttpMethodBase.java:1973)
    at org.apache.commons.httpclient.HttpMethodBase.readResponse(HttpMethodBase.java:1735)

处于活动状态的线程,执行完毕退出了;或者由于某种原因执行了 wait 方法,释放了对象锁,进入了 WaitSet 队列,这就是在调用 wait 之前,需要先获得对象锁的原因。

就像下面的代码:

synchronized (lock){
    try {
         lock.wait();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

此时,jstack 显示的线程状态是 WAITING 状态,而原因是 in Object.wait()。

"wait-demo" #12 prio=5 os_prio=31 cpu=0.14ms elapsed=12.58s tid=0x00007fb66609e000 nid=0x6103 in Object.wait()  [0x000070000f2bd000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
    at java.lang.Object.wait(java.base@13.0.1/Native Method)
    - waiting on <0x0000000787b48300> (a java.lang.Object)
    at java.lang.Object.wait(java.base@13.0.1/Object.java:326)
    at WaitDemo.lambda$main$0(WaitDemo.java:7)
    - locked <0x0000000787b48300> (a java.lang.Object)
    at WaitDemo$$Lambda$14/0x0000000800b44840.run(Unknown Source)
    at java.lang.Thread.run(java.base@13.0.1/Thread.java:830)

发生了这两种情况,都会造成对象锁的释放,进而导致 EntrySet 里的线程重新争抢对象锁,成功抢到锁的线程成为活动线程,这是一个循环的过程。

那 WaitSet 中的线程是如何再次被激活的呢?接下来,在某个地方,执行了锁的 notify 或者 notifyAll 命令,会造成 WaitSet 中的线程,转移到 EntrySet 中,重新进行锁的争夺。

如此周而复始,线程就可按顺序排队执行。

Monitor 内部具体的存储结构:

  • Owner:存储当前获取锁的线程的,只能有一个线程可以获取
  • EntryList:关联没有抢到锁的线程,处于 Blocked 状态的线程
  • WaitSet:关联调用了 wait 方法的线程,处于 Waiting 状态的线程

具体的流程:

  • 代码进入 synchorized 代码块,先让 lock(对象锁)关联的 monitor,然后判断 Owner 是否有线程持有
  • 如果没有线程持有,则让当前线程持有,表示该线程获取锁成功
  • 如果有线程持有,则让当前线程进入 entryList 进行阻塞,如果 Owner 持有的线程已经释放了锁,在 EntryList 中的线程去竞争锁的持有权(非公平)
  • 如果代码块中调用了 wait()方法,则会进去 WaitSet 中进行等待

2、monitor锁升级的过程

1、对象的内存结构

在 HotSpot 虚拟机中,对象在内存中存储的布局可分为 3 块区域:对象头(Header)、实例数据(Instance Data)和对齐填充

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我们需要重点分析 MarkWord 对象头

2、MarkWord

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  • hashcode:25 位的对象标识 Hash 码

  • age:对象分代年龄占 4 位

  • biased_lock:偏向锁标识,占 1 位 ,0 表示没有开始偏向锁,1 表示开启了偏向锁

  • thread:持有偏向锁的线程 ID,占 23 位

  • epoch:偏向时间戳,占 2 位

  • ptr_to_lock_record:轻量级锁状态下,指向栈中锁记录的指针,占 30 位

  • ptr_to_heavyweight_monitor:重量级锁状态下,指向对象监视器 Monitor 的指针,占 30 位

我们可以通过 lock 的标识,来判断是哪一种锁的等级

  • 后三位是 001 表示无锁
  • 后三位是 101 表示偏向锁
  • 后两位是 00 表示轻量级锁
  • 后两位是 10 表示重量级锁
3、再说 Monitor 重量级锁

每个 Java 对象都可以关联一个 Monitor 对象,如果使用 synchronized 给对象上锁(重量级)之后,该对象头的 Mark Word 中就被设置指向 Monitor 对象的指针

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简单说就是:每个对象的对象头都可以设置 monoitor 的指针,让对象与 monitor 产生关联

4、轻量级锁

在很多的情况下,在 Java 程序运行时,同步块中的代码都是不存在竞争的,不同的线程交替的执行同步块中的代码。这种情况下,用重量级锁是没必要的。因此 JVM 引入了轻量级锁的概念。

static final Object obj = new Object();

public static void method1() {
    synchronized (obj) {
        // 同步块 A
        method2();
    }
}

public static void method2() {
    synchronized (obj) {
        // 同步块 B
    }
}

加锁的流程

1.在线程栈中创建一个 Lock Record,将其 obj 字段指向锁对象。

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2.通过 CAS 指令将 Lock Record 的地址存储在对象头的 mark word 中(数据进行交换),如果对象处于无锁状态则修改成功,代表该线程获得了轻量级锁。

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3.如果是当前线程已经持有该锁了,代表这是一次锁重入。设置 Lock Record 第一部分为 null,起到了一个重入计数器的作用。

image-20230504173922343

4.如果 CAS 修改失败,说明发生了竞争,需要膨胀为重量级锁。

解锁过程

1.遍历线程栈, 找到所有 obj 字段等于当前锁对象的 Lock Record。

2.如果 Lock Record 的 Mark Word 为 null,代表这是一次重入,将 obj 设置为 null 后 continue。

image-20230504173955680

3.如果 Lock Record 的 Mark Word 不为 null,则利用 CAS 指令将对象头的 mark word 恢复成为无锁状态。如果失败则膨胀为重量级锁。

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5、偏向锁

轻量级锁在没有竞争时(就自己这个线程),每次重入仍然需要执行 CAS 操作。

Java 6 中引入了偏向锁来做进一步优化:只有第一次使用 CAS 将线程 ID 设置到对象的 Mark Word 头,之后发现

这个线程 ID 是自己的就表示没有竞争,不用重新 CAS。以后只要不发生竞争,这个对象就归该线程所有

static final Object obj = new Object();

public static void m1() {
    synchronized (obj) {
        // 同步块 A
        m2();
    }
}

public static void m2() {
    synchronized (obj) {
        // 同步块 B
        m3();
    }
}

public static void m3() {
    synchronized (obj) {

    }
}

加锁的流程

1.在线程栈中创建一个 Lock Record,将其 obj 字段指向锁对象。

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2.通过 CAS 指令将 Lock Record 的 线程 id 存储在对象头的 mark word 中,同时也设置偏向锁的标识为 101,如果对象处于无锁状态则修改成功,代表该线程获得了偏向锁。

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3.如果是当前线程已经持有该锁了,代表这是一次锁重入。设置 Lock Record 第一部分为 null,起到了一个重入计数器的作用。与轻量级锁不同的时,这里不会再次进行 cas 操作,只是判断对象头中的线程 id 是否是自己,因为缺少了 cas 操作,性能相对轻量级锁更好一些

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解锁流程参考轻量级锁

6、总结

Java 中的 synchronized 有偏向锁、轻量级锁、重量级锁三种形式,分别对应了锁只被一个线程持有、不同线程交替持有锁、多线程竞争锁三种情况。

描述
重量级锁底层使用的 Monitor 实现,里面涉及到了用户态和内核态的切换、进程的上下文切换,成本较高,性能比较低。
轻量级锁线程加锁的时间是错开的(也就是没有竞争),可以使用轻量级锁来优化。轻量级修改了对象头的锁标志,相对重量级锁性能提升很多。每次修改都是 CAS 操作,保证原子性
偏向锁一段很长的时间内都只被一个线程使用锁,可以使用了偏向锁,在第一次获得锁时,会有一个 CAS 操作,之后该线程再获取锁,只需要判断 mark word 中是否是自己的线程 id 即可,而不是开销相对较大的 CAS 命令

一旦锁发生了竞争,都会升级为重量级锁

3、分级锁

在 JDK 1.8 中,synchronized 的速度已经有了显著的提升,它都做了哪些优化呢?答案就是分级锁。JVM 会根据使用情况,对 synchronized 的锁,进行升级,它大体可以按照下面的路径进行升级:偏向锁 — 轻量级锁 — 重量级锁。

锁只能升级,不能降级,所以一旦升级为重量级锁,就只能依靠操作系统进行调度。

要想了解锁升级的过程,需要先看一下对象在内存里的结构。

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如上图所示,对象分为 MarkWord、Class Pointer、Instance Data、Padding 四个部分。

和锁升级关系最大的就是 MarkWord,它的长度是 24 位,我们着重介绍一下。它包含Thread ID(23bit)、Age(6bit)、Biased(1bit)、Tag(2bit) 四个部分,锁升级就是靠判断 Thread Id、Biased、Tag 等三个变量值来进行的。

  • 偏向锁

在只有一个线程使用了锁的情况下,偏向锁能够保证更高的效率。

具体过程是这样的:当第一个线程第一次访问同步块时,会先检测对象头 Mark Word 中的标志位 Tag 是否为 01,以此判断此时对象锁是否处于无锁状态或者偏向锁状态(匿名偏向锁)。

01 也是锁默认的状态,线程一旦获取了这把锁,就会把自己的线程 ID 写到 MarkWord 中,在其他线程来获取这把锁之前,锁都处于偏向锁状态。

当下一个线程参与到偏向锁竞争时,会先判断 MarkWord 中保存的线程 ID 是否与这个线程 ID 相等,如果不相等,会立即撤销偏向锁,升级为轻量级锁

  • 轻量级锁

轻量级锁的获取是怎么进行的呢?它们使用的是自旋方式。

参与竞争的每个线程,会在自己的线程栈中生成一个 LockRecord ( LR ),然后每个线程通过 CAS(自旋)的方式,将锁对象头中的 MarkWord 设置为指向自己的 LR 的指针,哪个线程设置成功,就意味着哪个线程获得锁。

当锁处于轻量级锁的状态时,就不能够再通过简单地对比 Tag 的值进行判断,每次对锁的获取,都需要通过自旋。

当然,自旋也是面向不存在锁竞争的场景,比如一个线程运行完了,另外一个线程去获取这把锁;但如果自旋失败达到一定的次数,锁就会膨胀为重量级锁

  • 重量级锁

重量级锁,即我们对 synchronized 的直观认识,这种情况下,线程会挂起,进入到操作系统内核态,等待操作系统的调度,然后再映射回用户态。系统调用是昂贵的,所以重量级锁的名称由此而来。

如果系统的共享变量竞争非常激烈,锁会迅速膨胀到重量级锁,这些优化就名存实亡。如果并发非常严重,可以通过参数 -XX:-UseBiasedLocking 禁用偏向锁,理论上会有一些性能提升,但实际上并不确定。

2、Lock锁

在 concurrent 包里,我们能够发现 ReentrantLock 和 ReentrantReadWriteLock 两个类。Reentrant 就是可重入的意思,它们和 synchronized 关键字一样,都是可重入锁。

这里有必要解释一下**“可重入”这个概念,这是一个面试高频考点**。它的意思是,一个线程运行时,可以多次获取同一个对象锁,这是因为 Java 的锁是基于线程的,而不是基于调用的。

比如下面这段代码,由于方法 a、b、c 锁的都是当前的 this,线程在调用 a 方法的时候,就不需要多次获取对象锁。

public synchronized void a(){
    b();
}
public synchronized void b(){
    c();
}
public synchronized void c(){
}

1、主要方法

Lock 是基于 AQS(AbstractQueuedSynchronizer)实现的,而 AQS 是基于 volitale 和 CAS 实现的(关于CAS,我们将在下一课时讲解)。

Lock 与 synchronized 的使用方法不同,它需要手动加锁,然后在 finally 中解锁。Lock 接口比 synchronized 灵活性要高,我们来看一下几个关键方法。

  • Lock: Lock 方法和 synchronized 没什么区别,如果获取不到锁,都会被阻塞;

  • tryLock: 此方法会尝试获取锁,不管能不能获取到锁,都会立即返回,不会阻塞,它是有返回值的,获取到锁就会返回 true;

  • tryLock(long time, TimeUnit unit): 与 tryLock 类似,但它在拿不到锁的情况下,会等待一段时间,直到超时;

  • LockInterruptibly: 与 Lock 类似,但是可以锁等待,可以被中断,中断后返回 InterruptedException;

一般情况下,使用 Lock 方法就可以;但如果业务请求要求响应及时,那使用带超时时间的tryLock是更好的选择:我们的业务可以直接返回失败,而不用进行阻塞等待。tryLock 这种优化手段,采用降低请求成功率的方式,来保证服务的可用性,在高并发场景下常被高频采用。

2、读写锁

但对于有些业务来说,使用 Lock 这种粗粒度的锁还是太慢了。比如,对于一个HashMap 来说,某个业务是读多写少的场景,这个时候,如果给读操作,也加上和写操作一样的锁的话,效率就会很慢。

ReentrantReadWriteLock 是一种读写分离的锁,它允许多个读线程同时进行,但读和写、写和写是互斥的。

使用方法如下所示,分别获取读写锁,对写操作加写锁,对读操作加读锁,并在 finally 里释放锁即可。

ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
    Lock readLock = lock.readLock();
    Lock writeLock = lock.writeLock();

    public void put(K k, V v) {
        writeLock.lock();
        try {
            map.put(k, v);
        } finally {
            writeLock.unlock();
        }
    }
...

除了 ReadWriteLock,我们能有更快的读写分离模式吗?JDK 1.8 加入了哪个 API?

3、公平锁与非公平锁

  • 非公平锁

我们平常用到的锁,都是非公平锁,可以回过头来看一下 monitor 的原理。当持有锁的线程释放锁的时候,EntrySet 里的线程就会争抢这把锁,这个争抢过程,是随机的,也就是说你并不知道哪个线程会获取对象锁,谁抢到了就算谁的。

这就有一定的概率会发生,某个线程总是抢不到锁的情况。比如,某个线程通过 setPriority 设置得比较低的优先级,这个抢不到锁的线程,就一直处于饥饿状态,这就是线程饥饿的概念。

  • 公平锁

而公平锁通过把随机变成有序,可以解决这个问题,synchronized 没有这个功能,在Lock 中可以通过构造参数设置成公平锁,代码如下:

public ReentrantReadWriteLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
        readerLock = new ReadLock(this);
        writerLock = new WriteLock(this);
}

由于所有的线程都需要排队,需要在多核的场景下维护一个同步队列,在多个线程争抢锁的时候,吞吐量就很低。

下面是 20 个并发之下,锁的 JMH 测试结果,可以看到,非公平锁比公平锁的性能高出两个数量级。

Benchmark                      Mode  Cnt      Score      Error   Units
FairVSNoFairBenchmark.fair    thrpt   10    186.144 ±   27.462  ops/ms
FairVSNoFairBenchmark.nofair  thrpt   10  35195.649 ± 6503.375  ops/ms

3、锁的优化技巧

1、死锁

我们可以先看一下锁冲突最严重的一种情况:死锁。下面这段示例代码,两个线程分别持有对方所需要的锁,并进入了相互等待的状态,那么它们就进入了死锁。

在面试中,经常会要求被面试者手写下面这段代码:

public class DeadLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Object object1 = new Object();
        Object object2 = new Object();
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            synchronized (object1) {
                try {
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (object2) {
                }
            }
        }, "deadlock-demo-1");
        t1.start();
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            synchronized (object2) {
                try {
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (object1) {
                }
            }
        }, "deadlock-demo-2");
        t2.start();
    }
}

代码创建了两把对象锁,线程1 首先拿到了 object1 的对象锁,200ms 后尝试获取 object2 的对象锁。但这个时候,object2 的对象锁已经被线程2 获取了。这两个线程进入了相互等待的状态,产生了死锁。

使用我们上面提到的,带超时时间的 tryLock 方法,有一方超时让步,可以一定程度上避免死锁。

2、优化技巧

锁的优化理论其实很简单,那就是减少锁的冲突。无论是锁的读写分离,还是分段锁,本质上都是为了避免多个线程同时获取同一把锁

所以我们可以总结一下优化的一般思路:减少锁的粒度、减少锁持有的时间、锁分级、锁分离 、锁消除、乐观锁、无锁等。

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  • 减少锁粒度

通过减小锁的粒度,可以将冲突分散,减少冲突的可能,从而提高并发量。简单来说,就是把资源进行抽象,针对每类资源使用单独的锁进行保护

比如下面的代码,由于 list 1 和 list 2 属于两类资源,就没必要使用同一个对象锁进行处理。

public class LockLessDemo {
    List<String> list1 = new ArrayList<>();
    List<String> list2 = new ArrayList<>();
    public synchronized void addList1(String v){
        this.list1.add(v);
    }
    public synchronized void addList2(String v){
        this.list2.add(v);
    }
}

可以创建两个不同的锁,改善情况如下:

public class LockLessDemo {
    List<String> list1 = new ArrayList<>();
    List<String> list2 = new ArrayList<>();
    final Object lock1 = new Object();
    final Object lock2 = new Object();
    public void addList1(String v) {
        synchronized (lock1) {
            this.list1.add(v);
        }
    }
    public void addList2(String v) {
        synchronized (lock2) {
            this.list2.add(v);
        }
    }
}
  • 减少锁持有时间

通过让锁资源尽快地释放,减少锁持有的时间,其他线程可更迅速地获取锁资源,进行其他业务的处理。

考虑到下面的代码,由于 slowMethod 不在锁的范围内,占用的时间又比较长,可以把它移动到 Synchronized 代码块外面,加速锁的释放。

public class LockTimeDemo {
    List<String> list = new ArrayList<>();
    final Object lock = new Object();
    public void addList(String v) {
        synchronized (lock) {
            slowMethod();
            this.list.add(v);
        }
    }
    public void slowMethod(){
    }
}
  • 锁分级

锁分级,指的是我们文章开始讲解的 Synchronied 锁的锁升级,属于 JVM 的内部优化,它从偏向锁开始,逐渐升级为轻量级锁、重量级锁,这个过程是不可逆的。

  • 锁分离

我们在上面提到的读写锁,就是锁分离技术。这是因为,读操作一般是不会对资源产生影响的,可以并发执行;写操作和其他操作是互斥的,只能排队执行。所以读写锁适合读多写少的场景。

  • 锁消除

通过 JIT 编译器,JVM 可以消除某些对象的加锁操作。举个例子,大家都知道StringBuffer 和 StringBuilder 都是做字符串拼接的,而且前者是线程安全的。

但其实,如果这两个字符串拼接对象用在函数内,JVM 通过逃逸分析这个对象的作用范围就是在本函数中,就会把锁的影响给消除掉。

比如下面这段代码,它和 StringBuilder 的效果是一样的。

String m1(){
    StringBuffer sb = new StringBuffer();
    sb.append("");
    return sb.toString();
}

当然,对于读多写少的互联网场景,最有效的做法,是使用乐观锁,甚至无锁。

4小结

Java 中有两种加锁方式:一种是使用 Synchronized 关键字,另外一种是 concurrent 包下面的 Lock。

本课时,我们详细地了解了它们的一些特性,包括实现原理,其对比如下:

类别SynchronizedLock
实现方式monitorAQS
底层细节JVM优化Java API
分级锁
功能特性单一丰富
锁分离读写锁
锁超时带超时时间的 tryLock
可中断lockInterruptibly

Lock 的功能是比 Synchronized 多的,能够对线程行为进行更细粒度的控制。

但如果只是用最简单的锁互斥功能,建议直接使用 Synchronized,有两个原因:

  • Synchronized 的编程模型更加简单,更易于使用

  • Synchronized 引入了偏向锁,轻量级锁等功能,能够从 JVM 层进行优化,同时JIT 编译器也会对它执行一些锁消除动作。

我们还了解了公平锁与非公平锁,以及可重入锁的概念,以及一些通用的优化技巧。有冲突,才会有优化空间,那么无锁队列是怎么回事呢?它又是怎么实现的呢?

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