Java锁分类

1. 乐观锁与悲(bēi)观锁

  • 悲观锁指对数据被外界修改持保守态度，认为数据很容易就会被其他线程修改，所以在数据被处理前先对数据进行加锁，并在整个数据处理过程中，使数据处于锁定状态。悲观锁的实现往往依靠数据库提供的锁机制，既在数据库中，在对数据记录操作前给记录加排它锁。如果获取锁失败，则说明数据正在被其他线程修改，当前线程等待或者抛出异常。如果获取所成功，则对记录进行操作，然后提交事务释放排它锁。
  • 乐观锁并不会使用数据库提供的锁机制，一般在表中添加 version字段或者使用业务状态来实现。乐观锁直到提交时才锁定，所以不会产生任何死锁。

2. 公平锁非公平锁

  • 根据线程获取锁的抢占机制，锁可以分为公平锁和非公平锁。
  • 公平锁表示线程获取锁的顺序是按照线程请求锁的时间早晚来决定的，也就是最早请求锁的线程将最早获取到锁。
  • 非公平锁在运行时闯入，也就是先来不一定先得到锁。
  • ReentrantLock提供了公平和非公平锁的实现
    //公平锁
ReentrantLock pairLock =new ReentrantLock(true);
//非公平锁
ReentrantLock pairLock =new ReentrantLock(false);
    • 如果构造方法不传入参数则默认非公平锁
  • 列如，假设线程A已经持有锁，这时候线程B请求该锁会将其挂起。但线程A释放锁后，加入当前线程C也需要获取该锁，如果采用非公平锁方式，则根据线程调度策略，线程B和线程C两者之一可能获取锁，这时候不需要任何其他干涉，而如果使用公平锁则需要把C挂起，让B获取当前锁。
  • 在没有公平性需求的时候尽量使用非公平锁，因为公平锁会带来性能开销。

3. 独占锁和共享锁

  • 根据锁只能被单个线程持有还是能被多个线程共同持有，锁可以分为独占锁和共享锁。
  • 独占锁保证任何时候都只有一个线程能得到锁，ReentrantLock就是以独占方式实现的。
  • 共享锁则可以同时由多个线程持有，列如 ReadWriteLock读写锁，它允许一个资源可以被多线程同时进行读操作。
  • 独占锁是一个悲观锁，由于每次访问资源都先加上互斥锁，这限制了并发性，因为读操作并不会影响数据的一致性，而独占锁只允许在同一时间由一个线程读取数据，其他线程必须等待当前线程释放锁才能进行读取。
  • 共享锁则是一种乐观锁，它放宽了加锁的条件，允许多个线程同时进行读操作。

4. 可重入锁

  • 当一个线程要获取一个被其他线程持有的独占锁时，该线程会被阻塞，那么当一个线程再次获取它自己己经获取的锁时是否会被阻塞呢？如果不被阻塞，那么我们说该锁是可重入的，也就是只要该线程获取了该锁，那么可以无限次数（严格来说是有限次数）地进入被该锁锁住的代码。
public class Hello{
    public synchronized void helloA(){
        System.out.println("helloA"");
    }
    public synchronized void helloB(){
        System.out.println("helloB"");
        helloA();
    }
}
  • 在如上代码中，调用 helloB 方法前会先获取内置锁，然后打印输出。之后调用 helloA方法，在调用前会先去获取内置锁，如果内置锁不是可重入的，那么调用线程将会一直被阻塞。
  • 实际上， synchronized 内部锁是可重入锁。可重入锁的原理是在锁内部维护一个线程标示，用来标示该锁目前被哪个线程占用，然后关联一个计数器。一开始计数器值为o,说明该锁没有被任何线程占用。当一个钱程获取了该锁时，计数器的值会变成1 ，这时其他线程再来获取该锁时会发现锁的所有者不是自己而被阻塞挂起。
  • 但是当获取了该锁的线程再次获取锁时发现锁拥有者是自己，就会把计数器值加＋ 1,当释放锁后计数器值－ 1 。当计数器值为0 时－，锁里面的线程标示被重置为null ， 这时候被阻塞的线程会被唤醒来竞争获取该锁。

5. 自旋锁和自适应自旋锁

  • 自旋锁在 JDK 1.4.2中就已经引入，只不过默认是关闭的，可以使用 -XX:+UseSpinning参数来开启，在 JDK1.6中就已经改为默认开启。
  • 自旋等待不能代替阻塞，先不说对处理器数量的要求，自旋等待本身虽然避免了线程切换的开销，但是他是要占用处理器时间的，因此，如果锁占用的时间很短，自旋等待的效果就会非常好，反之，如果锁被占用的时间很长，那么自旋的线程只会白白消耗处理器资源，而不会做任何有用的工作，反而会带来性能上的浪费。因此，自旋等待的时间必须要有一定的限制，如果自旋超过了限定的次数仍然没有成功获得锁，就应当使用传动的方式挂起线程了。自旋次数默认是10次，用户可以使用参数 -XX:PreBlockSpin来更改。
  • 在 JDK1.6中引入了自适应的自旋锁。自适应意味着自旋的时间不在固定了，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定的。如果在同一个锁对象上，自旋等待刚刚成功获得过锁，并且持有锁的线程正在运行中，那么虚拟机就会认为这次自旋很有可能再次成功，进而它将允许自旋等待持续相对更长时间，比如 100个循环。另外，如果对于某个锁，自旋很少成功获得过，那在以后要获取这个锁时将可能省略自旋过程，以避免浪费处理器资源。有了自适应自旋，随着程序运行和性能监控信息的不断完善，虚拟机对程序锁的状况预测就会越来越准确，虚拟机就会变得越来越“聪明”了。

6. 轻量级锁，偏向锁

  • 轻量级锁是 JDK1.6之中加入的新型锁机制，它名字中的”轻量级“是相对于使用操作系统互斥量来实现的传统锁而言的，因此传统的锁机制就称为”重量级“锁。强调一点：轻量级锁并不是用来代替重量级锁的，他的本意是在没有线程竞争的前提下，减少传统的重量级锁使用操作系统互斥量产生的性能消耗。
  • 轻量锁能提升程序同步性能的依据是”对于绝大部分的锁，在整个同步周期都是不存在竞争的”，这是一个经验数据。如果没有竞争，轻量级锁使用 CAS操作避免了使用互斥量的开销，但如果存在锁竞争，除了互斥量的开销外，还额外发生了 CAS操作，因此再有竞争情况下，轻量级锁会比传统的重量级锁更慢。
  • 偏向锁也是 JDK1.6 中引入的一项优化，他的目的是消除数据在无竞争情况下进行同步，进一步提高程序的运行性能，如果说轻量级锁是在无竞争的情况下使用 CAS操作去消除同步使用的互斥量，那偏向锁就是在无竞争的情况下把整个同步都消除掉，练 CAS操作都不做了。
  • 偏向锁”的“偏”，就是偏心的“偏”、偏袒(tǎn)，他的意思是这个锁会偏向第一个获得它的线程。如果在接下来的执行过程中，该锁没有被其他的线程获取，则持有偏向锁的线程永远不需要同步。
  • 偏向锁可以提交带有同步无竞争的程序的性能。它同样是一个 带有效益权衡(Trade-Off)性质的优化，也就是说，它不一定总是对程序运行有利，如果程序中大多数的锁总是被多个不同的线程访问，那偏向模式就是多余的。在具体问题分析的前提下，有时候使用参数 -XX:UseBiasedLocking来禁止偏向锁优化反而提升可以提升性能
posted @ 2022-06-27 11:50  MikiKawai  阅读(14)  评论(0)  编辑  收藏  举报