锁的名词
公平锁/非公平锁
可重入锁
独享锁/共享锁
互斥锁/读写锁
乐观锁/悲观锁
分段锁
偏向锁/轻量级锁/重量级锁
自旋锁
这些分类并不是全是指锁的状态,有的指锁的特性,有的指锁的设计
1. 公平锁/非公平锁
公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁
非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序,
有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁
有可能,会造成优先级反转或者饥饿现象
对于ReentrantLock而言,
通过构造函数指定该锁是否是公平锁,
默认是非公平锁。
非公平锁的优点 在于吞吐量比公平锁大。
对Synchronized而言,是一种非公平锁
并不像ReentrantLock是通过AQS(抽象队列同步器)来实现 线程调度。
所以没办法使其变成公平锁。
2. 可重入锁。
可重入锁又名递归锁,
是指在同一个线程在外层方法获取锁的时候,
在进入内层方法会自动获取锁。
对于ReentrantLock而言,是一个可重入锁,名字是Reentrant Lock 重新进入锁。
对于Synchronized而言,也是一个可重入锁。可重入锁的好处是可一定程度避免死锁。
// 修饰实例方法:锁的是 当前对象(this)
synchronized void setA() throws Exception{
Thread.sleep(1000);
setB();
}
synchronized void setB() throws Exception{
Thread.sleep(1000);
}
上面的代码就是一个可重入锁的一个特点,如果不是可重入锁的话,setB不会被当前线程执行,可能造成死锁。
3. 独享锁/共享锁
独享锁是指锁一次只能被一个线程所持有。
共享锁是指该锁可被多个线程所持有
ReentrantLock是独享锁
Lock的另一个实现类 ReadWriteLock,其读锁是共享锁,写锁是独享锁。
读锁的共享锁可保证并发读是非常高效的,读写,写读,写写的过程是互斥的
独享锁与共享锁是通过AQS来实现的,通过实现不同的方法,来实现独享或者共享。
对于Synchronized而言,是独享锁。
4. 互斥锁/读写锁
独享锁/共享锁是一种广义的说法,互斥锁/读写锁就是具体的实现。
互斥锁在Java中的具体实现就是ReentrantLock
读写锁在Java中的具体实现是 ReadWriteLock
5. 乐观锁/悲观锁
乐观锁与悲观锁不是指具体的什么类型的锁,而是指看待并发同步的角度。
悲观锁
认为对于同一个数据的并发操作,一定是会发生修改的,哪怕没有修改,也会认为修改。
因此对于同一个数据的并发操作,悲观锁采取加锁的形式。
悲观的认为,不加锁的并发操作一定会出问题。
乐观锁
乐观锁认为对于同一个数据的并发操作,是不会发生修改的。
在更新数据的时候,会采用尝试更新,
总结
悲观锁适合写操作非常多的场景
乐观锁适合读操作非常多的场景,不加锁会带来大量的性能提升。
悲观锁在Java中的使用,就是利用各种锁
乐观锁在Java中的使用,是无锁编程,例如CAS算法,典型的例子原子类,通过CAS自旋,实现原子操作的更新。
什么是CAS自旋锁
CAS 自旋锁结合了上述两者的特点,其工作流程如下:
线程尝试通过 CAS 操作获取锁。
如果获取成功,进入临界区;否则,进入自旋状态。
在自旋过程中,线程不断尝试通过 CAS 操作获取锁,直到成功为止。
6. 分段锁
分段锁是一种锁的设计,并不是具体的一种锁,对于ConcurrentHashMap而言,其并发的实现通过分段锁的形式来实现高效的并发操作。
我们以ConcurrenthashMap来说一下分段锁的含义以及设计思想,
ConcurrentHashMap中的分段锁 称为Segment,它类似于HashMap的结构,
内部拥有一个Entry数组,数组中的每个元素又是一个链表,同时又是一个ReentrantLock(Segment继承了ReentrantLock)
当需要put元素的时候,不是对整个HashMap进行加锁,
而是先通过HashCode来知道它要放在哪一 分段中,然后对这个分段进行加锁。
所以当多线程put的时候,只要不是放在一个分段中,就实现了真正的并行的插入。
但是,在统计size的时候,就是获取HashMap全局信息的时候,就需要获取所有的分段锁才能统计。
分段锁的设计目的是细化锁的粒度,当操作不需要更新整个数组的时候,就仅仅针对数组中的一项进行 加锁操作。
7. 偏向锁/轻量级锁/重量级锁
这三种锁是指锁的状态,并且是针对Synchronized。在Java 5 通过引入锁升级的机制来实现高效 Synchronized。 这三种锁的状态是 通过对象监视器在对象头中的字段来表明的。
偏向锁
指一段同步代码一直被一个线程所访问,那么该线程会自动获取锁。降低获取锁的代价。
轻量级锁
当锁是偏向锁的时候,被另一个线程所访问,偏向锁就会升级为轻量级锁,
其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁,不会阻塞,提高性能。
重量级锁
当锁为轻量级锁的时候,另一个线程虽然是自旋,
但自旋不会一直持续下去,当自旋一定次数的时候,还没有获取到锁,就会进入阻塞
该锁膨胀为重量级锁,
重量级锁会让其他申请的线程进入阻塞,性能降低。
8. 自旋锁
在Java中,自旋锁是指尝试获取锁的线程不会立即阻塞,而是采取循环的方式尝试获取锁
好处减少线程上下文的消耗,缺点是循环会消耗cpu