文章目錄

• • 公平鎖/非公平鎖
  • • 公平鎖
    • 非公平鎖
  • 樂(lè)觀鎖/悲觀鎖
  • • 樂(lè)觀鎖
    • 悲觀鎖
  • 獨(dú)占鎖/共享鎖
  • • 獨(dú)占鎖(排它鎖)
    • 共享鎖
  • 互斥鎖/讀寫鎖
  • • 互斥鎖
    • 讀寫鎖
  • 偏向鎖/輕量級(jí)鎖/重量級(jí)鎖
  • • 偏向鎖
    • 輕量級(jí)鎖
    • 重量級(jí)鎖
  • 可重入鎖
  • 分段鎖
  • 自旋鎖
  • 鎖粗化
  • 鎖消除

公平鎖/非公平鎖

公平鎖

公平鎖指的是多線程環(huán)境中按照申請(qǐng)鎖的順序獲取鎖，類似FIFO隊(duì)列，先申請(qǐng)鎖的線程在有資源的情況下保證先獲取到鎖。
示例說(shuō)明一下公平鎖：

public class FairLockDemo {//內(nèi)部類公平鎖測(cè)試static class FairLockRunnable implements Runnable {ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock(false);//設(shè)置false代表是公平鎖，默認(rèn)是非公平鎖@Overridepublic void run() {String threadName = Thread.currentThread().getName();//獲取線程名稱reentrantLock.lock();//獲取鎖try {System.out.println("[" + threadName + "] 獲取鎖");Thread.sleep(2000);//模擬執(zhí)行任務(wù)，睡2s} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {reentrantLock.unlock();//釋放鎖System.out.println("[" + threadName + "] 釋放鎖");}}}public static void main(String[] args) {ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();//定義依噶線程池for (int i = 0; i < 5; i++) {executor.execute(new FairLockRunnable());}executor.shutdown();//線程池優(yōu)雅關(guān)閉} }

打印結(jié)果：

[pool-1-thread-2] 獲取鎖 [pool-1-thread-1] 獲取鎖 [pool-1-thread-4] 獲取鎖 [pool-1-thread-3] 獲取鎖 [pool-1-thread-5] 獲取鎖 [pool-1-thread-2] 釋放鎖 [pool-1-thread-1] 釋放鎖 [pool-1-thread-4] 釋放鎖 [pool-1-thread-3] 釋放鎖 [pool-1-thread-5] 釋放鎖

可以看出來(lái)這里獲取鎖和釋放鎖的順序是按照申請(qǐng)鎖的順序來(lái)的，這就是公平鎖。 new ReentrantLock(false)是一種公平鎖。

非公平鎖

非公平鎖對(duì)應(yīng)的是公平鎖，在多線程環(huán)境中獲取鎖的順序并不是按申請(qǐng)鎖的順序來(lái)進(jìn)行的。
測(cè)試代碼跟上面的一樣，只需要改一處地方：

ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();//設(shè)置false代表是公平鎖，默認(rèn)是非公平鎖

打印結(jié)果：

[pool-1-thread-1] 獲取鎖 [pool-1-thread-2] 獲取鎖 [pool-1-thread-3] 獲取鎖 [pool-1-thread-4] 獲取鎖 [pool-1-thread-5] 獲取鎖 [pool-1-thread-2] 釋放鎖 [pool-1-thread-3] 釋放鎖 [pool-1-thread-4] 釋放鎖 [pool-1-thread-1] 釋放鎖 [pool-1-thread-5] 釋放鎖

可以看出，獲取鎖的順序并沒有按照申請(qǐng)鎖的順序來(lái)走，其實(shí)是隨機(jī)的。非公平鎖可以增加業(yè)務(wù)的吞吐量，因?yàn)槭请S機(jī)讓獲取到資源的線程執(zhí)行的，但是有可能造成優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)或者線程饑餓問(wèn)題（可能存在有個(gè)倒霉的線程一直獲取不到鎖，一直在等待），因此是不公平的鎖。

樂(lè)觀鎖/悲觀鎖

樂(lè)觀鎖和悲觀鎖更像是某種思想，就像是看待問(wèn)題的方式，樂(lè)觀鎖傾向于樂(lè)觀的方式看待數(shù)據(jù)認(rèn)為每次獲取的只有一個(gè)線程，悲觀鎖傾向于悲觀的方式看待數(shù)據(jù)認(rèn)為每次獲取都是多個(gè)線程，所以需要將數(shù)據(jù)鎖定只讓一個(gè)線程訪問(wèn)。

樂(lè)觀鎖

樂(lè)觀鎖總是認(rèn)為不存在多線程并發(fā)問(wèn)題，因此每次獲取數(shù)據(jù)的時(shí)候總認(rèn)為不會(huì)有其他線程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，因此不會(huì)上鎖。但是更新的時(shí)候會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)的比較以防止被其他線程已經(jīng)修改。實(shí)現(xiàn)方式一般使用“數(shù)據(jù)版本機(jī)制”或者“CAS操作”來(lái)實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)版本機(jī)制就是在在數(shù)據(jù)庫(kù)表字段加一個(gè)version字段。這個(gè)字段代表被修改的次數(shù)，每當(dāng)數(shù)據(jù)被修改version就加1。 修改的時(shí)候一定要等得到查詢的version和數(shù)據(jù)庫(kù)中存在的version相等在更新，否則更新失敗。

CAS(Compare and Swap)比較并交換。CAS包含三個(gè)操作數(shù)： 內(nèi)存為值(V)、進(jìn)行比較的預(yù)期原值(A)、擬修改的新值(B)。如果內(nèi)存位置V的值和預(yù)期原值A(chǔ)相匹配，那么比較器會(huì)將新值更新為B，否則不做處理。

在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子變量類就是使用了樂(lè)觀鎖的一種實(shí)現(xiàn)方式CAS(Compare and Swap 比較并交換)實(shí)現(xiàn)的。

悲觀鎖

悲觀鎖總是認(rèn)為數(shù)據(jù)總是多線程訪問(wèn)的，如果對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作必須加鎖實(shí)現(xiàn)。對(duì)數(shù)據(jù)操作之前加鎖，操作完成或者操作異常都要解鎖。
悲觀鎖有synchronized、ReentrantLock等。

獨(dú)占鎖/共享鎖

獨(dú)占鎖(排它鎖)

獨(dú)占鎖指的是鎖資源被一個(gè)線程所持有，每一次只能一個(gè)線程獨(dú)占使用。ReentrantLock和 synchronized都是獨(dú)占鎖。

共享鎖

共享鎖指的是鎖資源可以被多個(gè)線程持有的。如果線程A對(duì)數(shù)據(jù)Data加共享鎖后，其他線程只能對(duì)Data再加共享鎖，不能加獨(dú)占鎖。獨(dú)占鎖和共享鎖在JAVA中都是通過(guò)AQS實(shí)現(xiàn)的。 ReentrantReadWriteLock讀鎖是共享鎖，寫鎖是獨(dú)占鎖。讀鎖的共享可以保證并發(fā)讀是高效的，讀寫，寫讀，寫寫是互斥的。

互斥鎖/讀寫鎖

互斥鎖

互斥鎖指的最多只能有一個(gè)線程持有的鎖，屬于獨(dú)占鎖的一種。ReentrantLock和 synchronized都是互斥鎖。

讀寫鎖

讀寫鎖指的具體的關(guān)于讀寫的一種鎖，既有獨(dú)占鎖又有共享鎖，read模式就是共享的，但是write模式是獨(dú)占的。
讀寫鎖的機(jī)制：

“讀-讀”不互斥

“讀-寫”互斥

“寫-寫”互斥

java中讀寫鎖的實(shí)現(xiàn)是ReentrantReadWriteLock。

偏向鎖/輕量級(jí)鎖/重量級(jí)鎖

這三種鎖是指鎖的狀態(tài)，并且是針對(duì)Synchronized。在Java 5通過(guò)引入鎖升級(jí)的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)高效Synchronized。這三種鎖的狀態(tài)是通過(guò)對(duì)象監(jiān)視器在對(duì)象頭中的字段來(lái)表明的。
JVM通過(guò)以下方式關(guān)閉偏向鎖：

-XX:-UseBiasedLocking

偏向鎖

偏向鎖是指一段同步代碼一直被一個(gè)線程所訪問(wèn)，那么該線程會(huì)自動(dòng)獲取鎖。降低獲取鎖的代價(jià)。

輕量級(jí)鎖

輕量級(jí)鎖是指當(dāng)鎖是偏向鎖的時(shí)候，被另一個(gè)線程所訪問(wèn)，偏向鎖就會(huì)升級(jí)為輕量級(jí)鎖，其他線程會(huì)通過(guò)自旋的形式嘗試獲取鎖，不會(huì)阻塞，提高性能。

重量級(jí)鎖

重量級(jí)鎖是指當(dāng)鎖為輕量級(jí)鎖的時(shí)候，另一個(gè)線程雖然是自旋，但自旋不會(huì)一直持續(xù)下去，當(dāng)自旋一定次數(shù)的時(shí)候，還沒有獲取到鎖，就會(huì)進(jìn)入阻塞，該鎖膨脹為重量級(jí)鎖。重量級(jí)鎖會(huì)讓他申請(qǐng)的線程進(jìn)入阻塞，性能降低。

可重入鎖

可重入的意思其實(shí)就是可重復(fù)使用，就是一把鎖可以重復(fù)多次用，但是注意需要按照獲取鎖的次數(shù)進(jìn)行解鎖，也就是加鎖此時(shí)一定要等于解鎖次數(shù)。ReentrantLock和 synchronized都是可重入鎖。

分段鎖

分段鎖指的是一種設(shè)計(jì)，并非真正的鎖。對(duì)于ConcurrentHashMap而言，其并發(fā)的實(shí)現(xiàn)就是通過(guò)分段鎖的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的并發(fā)操作。分段鎖的設(shè)計(jì)目的是細(xì)化鎖的粒度，當(dāng)操作不需要更新整個(gè)數(shù)組的時(shí)候，就僅僅針對(duì)數(shù)組中的一項(xiàng)進(jìn)行加鎖操作。

自旋鎖

自旋鎖其實(shí)也不是真正的鎖，只是一種現(xiàn)象的描述，原理就是通過(guò)循環(huán)去實(shí)現(xiàn)。
例如JDK源碼中很多都是通過(guò)for循環(huán)實(shí)現(xiàn)自旋鎖的。

for (;;) {省略業(yè)務(wù)代碼......}

鎖粗化

鎖粗化簡(jiǎn)單理解就是將多個(gè)鎖合并成一個(gè)，減少重復(fù)鎖請(qǐng)求帶來(lái)的性能損耗。一個(gè)例子理解：

public void doSomethingMethod(){while(i<1000){synchronized(lock){//do some thing}} }

鎖粗化之后的代碼

public void doSomethingMethod(){synchronized(lock){while(i<1000){//do some thing}} }

鎖消除

鎖消除是發(fā)生在編譯器級(jí)別的一種鎖優(yōu)化方式。舉個(gè)簡(jiǎn)單例子可以理解：

public synchronized void logApend(String content){StringBuffer sb = new StringBuffer();sb.append(content);}

代碼非常簡(jiǎn)單，就是向StringBuffer中添加內(nèi)容的方法，并且這個(gè)方法是synchronized來(lái)修飾的。其實(shí)我們看apppd方法的源碼發(fā)現(xiàn)這里也有一個(gè)synchronized來(lái)修飾。

@Overridepublic synchronized StringBuffer append(String str) {toStringCache = null;super.append(str);return this;}

我們可以通過(guò)編譯器將其優(yōu)化，將鎖消除。
前提是java必須運(yùn)行在server模式（server模式會(huì)比client模式作更多的優(yōu)化），同時(shí)必須開啟逃逸分析:

-server -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+EliminateLocks

+DoEscapeAnalysis：開啟逃逸分析
+EliminateLocks：鎖消除。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java中的锁的概念大汇总的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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