详细介绍Java中的各种锁

详细介绍Java中的各种锁

一、一张图了解21种锁

二、乐观锁

应用

CAS

思想

一种乐观思想，假定当前环境是读多写少，遇到并发写的概率比较低，读数据时认为别的线程不会正在进行修改

实现

写数据时，判断当前 与期望值是否相同，如果相同则进行更新（更新期间加锁，保证是原子性的）

三、悲观锁

应用

synchronized、vector、hashtable

思想：

一种悲观思想 ** ，即认为写多读少，遇到并发写的可能性高

实现

HZmyc每次读写数据都会认为其他线程会修改，所以每次读写数据时都会上锁

缺点

他线程想要读写这个数据时，会被这个线程block，直到这个线程释放锁然后其他线程获取到锁

四、自旋锁

应用

CAS

实现

为了让线程等待，我们只须让线程执行一个忙循环

优点

避免了线程切换的开销，挂起线程和恢复线程的操作都需要转入内核态中完成，这些操作给java虚拟机的并发性能带来了很大的压力

缺点

占用处理器的时间，如果占用的时间很长，会白白消耗处理器资源，而不会做任何有价值的工作，带来性能的浪费

改进

自旋等待的时间必须有一定的限度，如果自旋超过了限定的次数仍然没有成功获得锁，就应当使用传统的方式去挂起线程

jvm调优

-XX:PreBlockSpin 设置固定失败次数

自适应自旋 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，通过系统监控进行调整

五、悲观锁

应用

synchronized、vector、hashtable

思想：

一种悲观思想 ** ，即认为写多读少，遇到并发写的可能性高

实现

每次读写数据都会认为其他线程会修改，所以每次读写数据时都会上锁

缺点

他线程想要读写这个数据时，会被这个线程block，直到这个线程释放锁然后其他线程获取到锁

六、可重入锁（递归锁）

应用

synchronized、ReenHZmyctrantlock、Lock

思想：

任意线程在获取到锁之后能够再次获取该锁而不会被锁所阻塞

实现

通过组合自定义同步器来实现锁的获取与释放

获取锁：识别获取锁的线程是否为当前占据锁的线程 ，如果是，则再次成功获，。获取锁后，进行计数自增

释放锁：释放锁时，进行计数自减

优点：

避免死锁

缺点

他线程想要读写这个数据时，会被这个线程block，直到这个线程释放锁然后其他线程获取到锁

七、读写锁

应用

ReentrantReadWriteLock，CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet

思想

读写分离

实现

Java 提供了读写锁，在读的地方使用读锁，在写的地方使用写锁

读锁： 允许多个线程获取读锁，同时访问同一个

写锁： 只允许一个线程获取写锁，不允许同时访问同一个资源

优点：

避免死HZmyc锁

缺点

他线程想要读写这个数据时，会被这个线程block，直到这个线程释放锁然后其他线程获取到锁

八、公平锁

应用

Reentrantlock(true)

思想

多个线程按照申请锁的顺序来获取锁

实现

在并发环境中，每个线程会先查看此锁维护的等待队列，如果当前等待队列为空，则占有锁，如果等待队列不为空，则加入到等待队列的末尾，

按照FIFO的原则从 队列中拿到线程，然后占有锁

九、非公平锁

应用

synchronized、reentrantlock(false)

思想

线程尝试获取锁，如果获取不到，则再采用公平锁的方式

实现

多个线程获取锁的顺序，不是按照先到先得的顺序，有可能后申请锁的线程比先申请的线程优先获取锁

十、共享锁

应用

ReentrantReadWriteLock中读锁

思想

可以有多个线程获取读锁，以共享的方式持有锁

十一、独锁

应用

synchronized、vector、hashtable、ReentrantReadWriteLock中写锁

思想

是一种思想： 只能有一个线程获取锁，以独占的方式持有锁

十二、重量级锁

应用

synchronized

思想

synchronized是通过对象内部的一个叫做监视器锁（monitor）来实现的，监视器锁本身依赖底层的操作系统的 Mutex Lock来实现。

缺点

操作系统实现线程的切换需要从用户态切换到核心态，成本非常高。这种依赖于操作系统 Mutex Lock来实现的锁称为重量级锁。

改进

为了优化synchonized，引入了轻量级锁，偏向锁。

十三、轻级锁

应用

锁优化技术

思想

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。

轻量级是相对于使用操作系统互斥量来实现的重量级锁而言的。

轻量级锁在没有多线程竞争的前提下，减少传统的重量级锁使用操作系统互斥量产生的性能消HZmyc耗。

如果出现两条以上的线程争用同一个锁的情况，那轻量级锁将不会有效，必须膨胀为重量级锁。

优点

如果没有竞争，通过CAS操作成功避免了使用互斥量的开销

缺点

如果存在竞争，除了互斥量本身的开销外，还额外产生了CAS操作的开销，因此在有竞争的情况下，轻量级锁比传统的重量级锁更慢

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