锁
1 ,重入锁,也叫做递归锁。
指的是同一线程 外层函数获得锁之后 ,内层递归函数仍然有获取该锁的代码,但不受影响。
ReentrantLock 和synchronized 都是重入锁,ReentrantLock 是轻量级锁,synchronized是重量级锁
public class App { public static void main(String[] args) { SubThread subThread = new SubThread(); Thread t1 = new Thread(subThread); Thread t2 = new Thread(subThread); t1.start(); t2.start(); } } class SubThread implements Runnable { private volatile Integer count = 0; public synchronized void set() { count++; get(); //在外层函数获得锁之后,内层递归函数仍然有获取该锁的代码 } public synchronized Integer get() { System.out.println(count); return count; } @Override public void run() { while(count < 100){ set(); } } }
也可以用ReentrantLock 来锁
public class App { public static void main(String[] args) { SubThread subThread = new SubThread(); Thread t1 = new Thread(subThread); Thread t2 = new Thread(subThread); t1.start(); t2.start(); } } class SubThread implements Runnable { private volatile Integer count = 0; // 不具有原子性,具有可见性 private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); public void set() { try { lock.lock(); count++; get(); } catch (Exception e) { } finally { lock.unlock(); } } public void get() { try { lock.lock(); System.out.println(count); } catch (Exception e) { } finally { lock.unlock(); } } @Override public void run() { while (count < 100) { set(); } } }
2,读写锁。
相比Java中的锁(Locks in Java)里Lock实现,读写锁更复杂一些。假设你的程序中涉及到对一些共享资源的读和写操作,且写操作没有读操作那么频繁。在没有写操作的时候,两个线程同时读一个资源没有任何问题,所以应该允许多个线程能在同时读取共享资源。但是如果有一个线程想去写这些共享资源,就不应该再有其它线程对该资源进行读或写(译者注:也就是说:读-读能共存,读-写不能共存,写-写不能共存)。这就需要一个读/写锁来解决这个问题。Java5在java.util.concurrent包中已经包含了读写锁。
通俗的说,如果两个线程,一个写一个读,容易发生脏读,如果用syncronized 代码同步(读的时候不能写,写的时候不能读),效率就会低,所以就引入了读写锁。
没加读写锁的情况:
public class App2 { public static void main(String[] args) { Cache cache = new Cache(); // 写入线程 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { cache.put(i+"",i+""); } } }).start(); // 读取线程 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { cache.get(i+""); } } }).start(); } } class Cache { static Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); // 写 public void put(String key, String value) { System.out.println("正在写入"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } map.put(key, value); System.out.println("写入完成"); } public void get(String key) { System.out.println("正在读取"); String string = map.get(key); System.out.println(string); System.out.println("读取完成"); } }
加上读写锁
public class App2 { public static void main(String[] args) { Cache cache = new Cache(); // 写入线程 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { cache.put(i+"",i+""); } } }).start(); // 读取线程 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { cache.get(i+""); } } }).start(); } } class Cache { static Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); static ReentrantReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock(); static ReadLock readLock = readWriteLock.readLock(); //获取到read static WriteLock writeLock = readWriteLock.writeLock(); // 写 public void put(String key, String value) { writeLock.lock(); System.out.println("正在写入"); try { Thread.sleep(1000); map.put(key, value); System.out.println("写入完成"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }finally { writeLock.unlock(); } } public void get(String key) { readLock.lock(); try { System.out.println("正在读取"); String string = map.get(key); System.out.println(string); System.out.println("读取完成"); } catch (Exception e) { }finally { readLock.unlock(); } } }
3,乐观锁
总是认为不会产生并发问题,每次去取数据的时候总认为不会有其他线程对数据进行修改,因此不会上锁,但是在更新时会判断其他线程在这之前有没有对数据进行修改,一般会使用版本号机制或CAS操作实现。
version方式:一般是在数据表中加上一个数据版本号version字段,表示数据被修改的次数,当数据被修改时,version值会加一。当线程A要更新数据值时,在读取数据的同时也会读取version值,在提交更新时,若刚才读取到的version值为当前数据库中的version值相等时才更新,否则重试更新操作,直到更新成功。
核心SQL语句
update table set x=x+1, version=version+1 where id=#{id} and version=#{version};
CAS操作方式:即compare and swap 或者 compare and set,涉及到三个操作数,数据所在的内存值,预期值,新值。当需要更新时,判断当前内存值与之前取到的值是否相等,若相等,则用新值更新,若失败则重试,一般情况下是一个自旋操作,即不断的重试
4, 悲观锁
总是假设最坏的情况,每次取数据时都认为其他线程会修改,所以都会加锁(读锁、写锁、行锁等),当其他线程想要访问数据时,都需要阻塞挂起。可以依靠数据库实现,如行锁、读锁和写锁等,都是在操作之前加锁,在Java中,synchronized的思想也是悲观锁。
5, CAS 无锁机制
什么是CAS
CAS:Compare and Swap,即比较再交换。
jdk5增加了并发包java.util.concurrent.*,其下面的类使用CAS算法实现了区别于synchronouse同步锁的一种乐观锁。JDK 5之前Java语言是靠synchronized关键字保证同步的,这是一种独占锁,也是是悲观锁。
CAS算法理解
(1)与锁相比,使用比较交换(下文简称CAS)会使程序看起来更加复杂一些。但由于其非阻塞性,它对死锁问题天生免疫,并且,线程间的相互影响也远远比基于锁的方式要小。更为重要的是,使用无锁的方式完全没有锁竞争带来的系统开销,也没有线程间频繁调度带来的开销,因此,它要比基于锁的方式拥有更优越的性能。
(2)无锁的好处:
第一,在高并发的情况下,它比有锁的程序拥有更好的性能;
第二,它天生就是死锁免疫的。
就凭借这两个优势,就值得我们冒险尝试使用无锁的并发。
(3)CAS算法的过程是这样:它包含三个参数CAS(V,E,N): V表示要更新的变量,E表示预期值,N表示新值。仅当V值等于E值时,才会将V的值设为N,如果V值和E值不同,则说明已经有其他线程做了更新,则当前线程什么都不做。最后,CAS返回当前V的真实值。
(4)CAS操作是抱着乐观的态度进行的,它总是认为自己可以成功完成操作。当多个线程同时使用CAS操作一个变量时,只有一个会胜出,并成功更新,其余均会失败。失败的线程不会被挂起,仅是被告知失败,并且允许再次尝试,当然也允许失败的线程放弃操作。基于这样的原理,CAS操作即使没有锁,也可以发现其他线程对当前线程的干扰,并进行恰当的处理。
(5)简单地说,CAS需要你额外给出一个期望值,也就是你认为这个变量现在应该是什么样子的。如果变量不是你想象的那样,那说明它已经被别人修改过了。你就重新读取,再次尝试修改就好了。
(6)在硬件层面,大部分的现代处理器都已经支持原子化的CAS指令。在JDK 5.0以后,虚拟机便可以使用这个指令来实现并发操作和并发数据结构,并且,这种操作在虚拟机中可以说是无处不在。
CAS缺点:
CAS存在一个很明显的问题,即ABA问题。
问题:如果变量V初次读取的时候是A,并且在准备赋值的时候检查到它仍然是A,那能说明它的值没有被其他线程修改过了吗?
如果在这段期间曾经被改成B,然后又改回A,那CAS操作就会误认为它从来没有被修改过。针对这种情况,java并发包中提供了一个带有标记的原子引用类AtomicStampedReference,它可以通过控制变量值的版本来保证CAS的正确性。
6,互斥锁。其实就是悲观锁。效率很低,线程有阻塞,等待。
7,自旋锁。属于乐观锁。一直在run 方法里面使用循环来加载,加锁,解锁,所以要注意会死循环,得有个推出循环的标志。
原子类源码:CAS 无锁机制也是通过自旋来实现的。
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) { int var5; do { var5 = this.getIntVolatile(var1, var2); } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4)); return var5; }
8,公平锁 和 非公平锁
公平锁: 新进程发出请求,如果此时一个线程正持有锁,或有其他线程正在等待队列中等待这个锁,那么新的线程将被放入到队列中被挂起。FIFO原则
非公平锁: 新进程发出请求,如果此时一个线程正持有锁,新的线程将被放入到队列中被挂起,但如果发出请求的同时该锁变成可用状态,那么这个线程会跳过队列中所有的等待线程而获得锁
悲观所,乐观锁 使用场景
乐观锁:因此一般乐观锁只用在高并发、多读少写的场景。其中:GIT,SVN,CVS等代码版本控制管理器,就是一个乐观锁使用很好的场景。
悲观锁:一旦通过悲观锁锁定一个资源,那么其他需要操作该资源的使用方,只能等待直到锁被释放,好处在于可以减少并发,但是当并发量非常大的时候,由于锁消耗资源,并且可能锁定时间过长,容易导致系统性能下降,资源消耗严重。因此一般我们可以在并发量不是很大,并且出现并发情况导致的异常用户和系统都很难以接受的情况下,会选择悲观锁进行。