Java 中的锁

来源：苏州达内IT培训学校时间：2022/7/13 15:09:44

　　为啥是 Java 中的锁呢， 因为 锁的种类 也有很多的，像我们平时使用的 MySQL，它也有自己的 表锁，行锁，间隙锁 ... ... 还有 基于redis 的分布式锁 (RedLock——红锁)呀，zookeeper的分布式锁 等各种各样的

　　乐观锁

　　说到这个就不得不提下 JAVA 中的 CAS 了，它是这种思想的具体实现~，还记得上文 频繁出现的 Unsafe 类吗，ConcurrentHashMap 就是通过它去调用这个 CAS ( Compare And Swap / Set )，去设置值的

　　概念：

　　读不加锁，更新数据期间会加锁(增加原子性)

　　详解：

　　读数据时 会很乐观的认为别的线程没有在修改数据，所以不会上锁。

　　写数据时 会判断当前值和期望值一不一样，一样的话会进行修改，此时修改会加锁。

　　(这里还有些很硬核的点，涉及到硬件层面的锁~ 基于MESI协议滴 后面具体专题再扩展下! )

　　实现方式：

　　CAS 机制、版本号机制，时间戳机制

　　为什么会多后面两种机制呢，其实这里是为了解决这个 ABA 问题

　　ABA问题

　　场景模拟，现在有三条线程

　　线程1 读取变量a，此时a=1

　　线程2 读取变量a，此时a=1, 比较后将它改为 a=2

　　线程3 读取变量a，此时a=2, 比较后将它改为 a=1

　　这时线程1 发现变量a 还是1 ，和原来一样，就将它改成其他值了

　　可以发现这个过程中 线程1 在修改值的时候，线程2,3已经修改过变量a的值了，但是它毫不知情~

　　所以呢，为了解决这个问题，就引入了这个版本号机制 或者 时间戳机制~

　　其实就是多比较一个值，比如 每次更改时再比较下这个版本号或者时间戳对不对得上~

　　额 这里既然只讲Java ，那也不扯远啦~ 嘿嘿，不过道理还是通用的!

　　小伙伴们可以参考下 这个 原子类中的 AtomicStampedReference ，它就解决了这个 ABA 问题

　　悲观锁

　　这个就和乐观完全相反啦~ 不管读操作还是写操作，都悲观的认为会被别的线程改变，所以 不管是读还是写都会 加锁

　　概念：

　　悲观的认为，读写都要加锁，不然值会被其他线程改变~

　　实现方式：

　　synchronized ，ReentrantLock

　　公平锁

　　公平嘛，要讲究先来后到

　　概念：

　　多个线程按照申请锁的顺序来获取锁

　　原理：主要依赖于维护这个锁的 等待队列，当队列为空时就直接占有锁, 不为空就加入到 等待队列 的末尾，然后按照 FIFO 的原则去获取锁。

　　实现方式：

　　创建 ReentrantLock 时，显示指定 new ReentrantLock(true)

　　非公平锁

　　这个就不和你讲先来后到了

　　概念：

　　多个线程 不按照先到先得的方式去获取锁， 有可能后申请的线程会先得到锁~

　　原理：非公平锁会尝试获取锁，失败的话会加入到 等待队列 的末尾，然后按照 FIFO 的原则去获取锁 ，变成公平锁的方式~

　　实现方式：

　　创建 ReentrantLock 时，显示指定 new ReentrantLock(false) 或者使用默认的方式 new ReentrantLock();

　　还有 synchronized 这个关键字也是非公平的

　　独享锁(独占锁)

　　独自占有锁，不和其他线程共享~ 和 互斥锁，排他锁，悲观锁 同义

　　概念：

　　只允许一条线程占有该锁

　　实现方式：

　　synchronized ，ReentrantLock 还有 ReentrantReadWriteLock 中 的 写锁

　　共享锁

　　可以和其他线程共享该锁~ 和 乐观锁，读写锁 同义

　　概念：

　　锁可被多个线程所持有

　　实现方式：

　　ReentrantReadWriteLock ，ReadWriteLock 这两个中的 读锁

　　互斥锁(同步锁)

　　可以理解为独占锁的具体实现~

　　概念：

　　表示该资源只能被一条线程访问，不能被其他访问

　　实现方式：

　　synchronized ，ReentrantLock

　　读写锁

　　顾名思义~ 有读锁和写锁

　　读读不互斥

　　读写互斥

　　写写互斥

　　概念：

　　表示该资源允许 多条持有读锁的线程共同访问，但是只允许一条持有写锁的线程独占

　　实现方式：

　　ReentrantReadWriteLock ，ReadWriteLock

　　这里还涉及到锁的降级，还有可重入等一些有意思的点~ ，埋个坑 后面也会写到的

　　可重入锁(递归锁)

　　什么是可重入呢~

　　概念：

　　当一个线程持有某个锁时，可以再次获取该锁而不会导致死锁或者阻塞

　　特点：

　　获取 n 次 锁 ，也要释放 n 次锁

　　实现方式：

　　synchronized ，ReentrantLock

　　分段锁

　　这个主要是 Jdk1.7 版本 的 CurrentHashMap

　　概念：

　　简单回忆下~

　　CurrentHashMap 中 的 Segment 数组 ，put 操作时会调用 ReentrantLock 的 lock 方法，锁住该 Segment

　　实现方式：

　　synchronized ，ReentrantLock

　　自旋锁

　　哈哈 看了上文之后是不是觉得这个也特眼熟呀~

　　小伙伴们可以参看下 CurrentHashMap 中源码对这块的实现 ，如 put 源码

　　概念：

　　让线程不断地循环，去尝试获取锁

　　实现方式：

　　CAS

　　这里其实有很多可以扩展的，除了它的优缺点之外，还有 自适应自旋 这个和 虚拟机 相关的 ，埋个坑

　　死锁

　　情景模拟

　　线程1 拥有 资源A 的锁，线程2 拥有 资源B 的锁，但是线程1在持有A锁的情况下，还想拥有B锁。同理 线程2在持有B锁的情况下，还想拥有A锁。他们两就这样僵持着，互相等待对方释放锁

　　概念：

　　死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。

　　锁升级

　　无锁 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁

　　这里涉及到 锁优化技术 ，后面和 锁粗化，锁解除 等作为一个专题写写

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