JavaEE:多线程进阶(常见的锁策略)

news2025/1/11 21:53:19

文章目录

常见的锁策略
- 各种锁的概念
synchronized
- 特点
- 加锁过程
锁消除(编译器的优化策略)
锁粗化(编译器的优化策略)

常见的锁策略

锁是一个非常广义的问题.
synchronized只是市面上五花八门的锁的一种典型的实现.它是Java内置的,推荐使用的锁.

各种锁的概念

下面这些概念,一般面试的时候,不会直接问你,但是可能会在某某问题中,引出这样的术语.

乐观锁 vs 悲观锁
- 乐观锁: 加锁的时候,假设出现锁冲突的概率不大,接下来要围绕加锁做的工作,就会更少.
- 悲观锁: 加锁的时候,假设出现锁冲突的概率很大,接下来围绕加锁要做的工作,就会更多
synchronized这把锁算是自适应的.
synchronized初始情况下是乐观的,同时它会在背后偷偷统计锁冲突了多少次.如果发现锁冲突的次数达到一定程度了,就会变为悲观的.
重量级锁 vs 轻量级锁
- 重量级锁: 加锁的开销比较大,要做更多的工作.(往往悲观的时候,会做的重)
- 轻量级锁: 加锁的开销比较小,要做的工作相对更少.(往往乐观的时候,会做的轻)
但是不能就认为是100%等价.
乐观悲观,是站在"预估锁冲突"的角度.
重量轻量,则是站在"加锁开销"的角度
挂起等待锁 vs 自旋锁
- 挂起等待锁: 属于是悲观锁/重量级锁的一种典型实现.当线程无法获取锁时，会选择主动让出CPU,并进入等待队列（通常是被操作系统挂起）,直到锁被释放并收到通知后才重新参与CPU调度。
- 自旋锁: 属于乐观锁/轻量级锁的一种典型实现.当线程无法获取锁时，会不停的检测锁是否被释放,一旦锁释放了,就立即有机会能够获取到锁
轻量级锁,就是基于"自旋"的方式实现的(JVM内部,用户态代码实现的)
重量级锁,就是基于"挂起等待锁"的方式实现的(调用操作系统api,在内核中实现的)
公平锁 vs 非公平锁
- 公平锁: 其他线程按照先来后到的顺序来获取锁.
- 非公平锁: 其他线程按照"概率均等"的方式来竞争锁.(概率不一定是数学上的严格均等)
synchronized属于非公平锁.
可重入锁 vs 不可重入锁
- 可重入锁: 一个线程,针对同一把锁,可以连续加锁两次以上.
- 不可重入锁: 一个线程,针对同一把锁,不能连续加锁两次以上,否则会出现死锁问题.
可重入锁的实现逻辑:
1. 记录当前是哪个线程持有了这把锁.
2. 在加锁的时候判定,当前申请锁的线程,是否是锁的持有者线程.
3. 通过计数器,记录加锁的次数,从而确定何时真正释放锁.
读写锁
读写锁把加锁操作分成两种情况:读加锁和写加锁.
- 如果,多个线程,同时读一个变量,此时没有线程安全问题.
- 但是,一个线程读/一个线程写或者两个线程都写就会产生问题.
读写锁提供了两种加锁的api:加读锁和加写锁.
- 如果两个线程,都是按照读方式加锁,此时不会产生锁冲突.
- 如果两个线程,都是加写锁,此时会产生锁冲突.
- 如果一个线程是读锁,一个线程是写锁,也会产生锁冲突.
虽然两种加锁的api不同,但是解锁的api是一样的.

Java标准库提供了ReentrantReadWriteLock类,实现了读写锁.
- ReentrantReadWriteLock.ReadLock类表示一个读锁,这个对象提供了lock/unlock方法进行加锁解锁.
- ReentrantReadWriteLock.WriteLock类表示一个写锁,这个对象也提供了lock/unlock方法进行加锁解锁.
其中:
读加锁和读加锁之间,不互斥.
写加锁和写加锁之间,互斥.
读加锁和写加锁之间,互斥.
synchronized不是读写锁.