锁的应用

用lock来保证原子性

什么是原子性，就是不可分，从头执行到尾，不能被其他线程同时执行。

可通过CAS来实现原子操作

CAS(Compare and Swap):

CAS操作需要输入两个数值，一个旧值（期望操作前的值）和一个新值，在操作期间先比较下旧值有没有发生变化，如果没有发生变化，才交换成新值，发生了变化则不交换。

CAS主要通过compareAndSwapXXX()方法来实现，而这个方法的实现需要涉及底层的unsafe类

unsafe类：java不能直接访问操作系统底层，而是通过本地方法来访问。Unsafe类提供了硬件级别的原子操作

这里有个介绍原子操作的博客

 

CAS

CAS，在Java并发应用中通常指CompareAndSwap或CompareAndSet，即比较并交换。

1、CAS是一个原子操作，它比较一个内存位置的值并且只有相等时修改这个内存位置的值为新的值，保证了新的值总是基于最新的信息计算的，如果有其他线程在这期间修改了这个值则CAS失败。CAS返回是否成功或者内存位置原来的值用于判断是否CAS成功。

2、JVM中的CAS操作是利用了处理器提供的CMPXCHG指令实现的。

优点：

竞争不大的时候系统开销小。

缺点：

1、循环时间长开销大。CAS长时间自旋不成功，给CPU带来很大的性能开销。解决方法：JVM能支持pause指令，效率会有一定的提升。
2、只能保证一个共享变量的原子操作。对多个共享变量操作时，不能保证原子性。 解决方法：加锁；共享变量合并成一个共享变量
3、ABA的问题。解决方法就是：增加版本号，每次使用的时候版本号+1，每次变量更新的时候版本号+1。java提供AtomicStampzedReference来解决ABA问题。

 

锁的优缺点对比

 

 

 

 

重入锁

.定义：重进入是指任意线程在获取到锁之后，再次获取该锁而不会被该锁所阻塞。关联一个线程持有者+计数器，重入意味着锁操作的颗粒度为“线程”。

线程再次获取锁：锁需要识别获取锁的现场是否为当前占据锁的线程，如果是，则再次成功获取；

锁的最终释放：线程重复n次获取锁，随后在第n次释放该锁后，其他线程能够获取该锁。要求对锁对于获取进行次数的自增，计数器对当前锁被重复获取的次数进行统计，当锁被释放的时候，计数器自减，当计数器值为0时，表示锁成功释放。

3.重入锁实现重入性：每个锁关联一个线程持有者和计数器，当计数器为0时表示该锁没有被任何线程持有，那么任何线程都可能获得该锁而调用相应的方法；当某一线程请求成功后，JVM会记下锁的持有线程，并且将计数器置为1；此时其它线程请求该锁，则必须等待；而该持有锁的线程如果再次请求这个锁，就可以再次拿到这个锁，同时计数器会递增；当线程退出同步代码块时，计数器会递减，如果计数器为0，则释放该锁

 

ReentrantLock底层


读写锁

读写锁比mutex有更高的适用性，可以多个线程同时占用读模式的读写锁，但是只能一个线程占用写模式的读写锁。

　　1、当读写锁是写加锁状态时, 在这个锁被解锁之前, 所有试图对这个锁加锁的线程都会被阻塞.

　　2、当读写锁在读加锁状态时, 所有试图以读模式对它进行加锁的线程都可以得到访问权，但是以写模式对它进行枷锁的线程将阻塞；

　　3、当读写锁在读模式锁状态时, 如果有另外线程试图以写模式加锁, 读写锁通常会阻塞随后的读模式锁请求, 这样可以避免读模式锁长期占用, 而等待的写模式锁请求长期阻塞;