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Java中的锁——锁的分类

Java中有各种各样的锁,例如公平锁、乐观锁等等,这篇文章主要介绍一下各种锁的分类。

按照其性质分类

  • 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线程饥饿

    公平和非公平锁的队列都基于锁内部维护的一个双向链表,表结点Node的值就是每一个请求当前锁的线程。公平锁则在于每次都是依次从队首取值。

    ReentrantLock中可以在构造函数中指定其是公平锁还是非公平锁,非公平锁的优点在于吞吐量比公平锁大。

    Synchronized是一种公平锁,且无法变成公平锁。

  • 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一分快三总代的并发操作,一定是会发生修改的,哪怕没有修改,也会认为修改。因此对于同一个一分快三总代的并发操作,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。

    乐观锁则认为对于同一个一分快三总代的并发操作,是不会发生修改的。在更新一分快三总代的时候,会采用尝试更新,不断重新的方式更新一分快三总代。乐观的认为,不加锁的并发操作是没有事情的。

    从上面的描述我们可以看出,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,常常采用的是CAS算法,典型的例子就是原子类,通过CAS自旋实现原子操作的更新。

  • 独享锁/共享锁

    独享锁是指该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。

    对于Java ReentrantLock而言,其是独享锁。但是对于Lock的另一个实现类ReentrantReadWriteLock,其读锁是共享锁,其写锁是独享锁。

    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。

    独享锁与共享锁也是通过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,当然是独享锁

  • 互斥锁/读写锁

    上面讲的独享锁/共享锁就是一种广义的说法,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中的具体实现就是ReentrantReadWriteLock

  • 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Java ReentrantLock而言, 他的名字就可以看出是一个可重入锁,其名字是Re entrant Lock重新进入锁。

    对于Synchronized而言,也是一个可重入锁。可重入锁的一个好处是可一定程度避免死锁。

 

按照设计方案来分类

  • 自旋锁/自适应自旋锁

    自旋锁是指当一个线程在获取锁的时候,如果锁已经被其它线程获取,那么该线程将循环等待,然后不断的判断锁是否能够被成功获取,直到获取到锁才会退出循环。

    获取锁的线程一直处于活跃状态,但是并没有执行任何有效的任务,使用这种锁会造成busy-waiting

    自旋锁的好处是减少线程上下文切换的消耗,缺点是循环会消耗CPU。

  • 锁粗化/锁消除   

    锁消除是指虚拟机即时编译器在运行时,对一些代码上要求同步,但是被检测到不可能存在共享一分快三总代竞争的锁进行消除。锁消除的主要判定依据来源于逃逸分析的一分快三总代支持,如果判断在一段代码中,堆上的所有一分快三总代都不会逃逸出去从而被其他

    线程访问到,那就可以把它们当做栈上一分快三总代对待,认为它们是线程私有的,同步加锁自然就无须进行。

    锁粗化是指如果一系列的连续操作都对同一个对象反复加锁和解锁,甚至加锁操作是 出现在循环体中的,那即使没有线程竞争,频繁地进行互斥同步操作也会导致不必要的性能损耗。如果虚拟机探测到有这样一串零碎的操作都对同一个对象加

    锁,将会把加锁同步的范围扩展(粗化)到整个操作序列 的外部。

    锁粗化和消除其实设计原理都差不多,都是为了减少没必要的加锁。

  • 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。

    偏向锁是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。

    轻量级锁是指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。

    重量级锁是指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。

  • 分段锁

    分段锁其实是一种锁的设计,并不是具体的一种锁,对于ConcurrentHashMap而言,其并发的实现就是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,它即类似于HashMap(JDK7与JDK8中HashMap的实现)的结构,即内部拥有一个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,并不是对整

    个hashmap进行加锁,而是先通过hashcode来知道他要放在那一个分段中,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,可就是获取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。

posted on 2019-04-19 17:00 拉通对齐端到端 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏

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