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Java中的锁总结(精华版)

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Java中的锁总结(精华版)

先来介绍一下自旋锁

自旋锁

        阻塞或唤醒一个Java线程需要操作系统切换CPU状态来完成,这种状态转换需要耗费处理器时间。如果同步代码块中的内容过于简单,状态转换消耗的时间有可能比用户代码执行的时间还要长。当同步资源的锁定时间很短时,为了这一小段时间去切换线程,可能会让系统得不偿。而为了让当前线程“稍等一下”,我们需让当前线程进行自旋,避免进入阻塞状态。如果在自旋完成后前面锁定同步资源的线程已经释放了锁,那么当前线程就可以不必阻塞而是直接获取同步资源,从而减少切换线程的开销。在 JDK 1.6 中引入了自适应的自旋锁,自适应意味着自旋的次数不再固定了,而是由前一次在同一个锁上的自旋次数及锁的拥有者的状态来决定。

锁一共有4种状态,级别从低到高依次是:无锁、偏向锁、轻量级锁和重量级锁。锁状态只能升级不能降级。

1)无锁:无锁没有对资源进行锁定,所有的线程都能访问并修改同一个资源,如果有多个线程修改同一个值,必定会有一个线程能修改成功,有一个线程能修改成功,而其他修改失败的线程会不断重试直到修改成功。

2)偏向锁: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,在大多数情况下,不存在多线程竞争,锁总是由同一线程多次获得,所以出现了偏向锁。其目标就是在只有一个线程执行同步代码块时能够提高性能。

3)轻量级锁:是指当锁是偏向锁的时候,被另外的线程所访问,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,从而提高性能。

4)重量级锁:将除了拥有锁的线程以外的线程都阻塞。

公平锁:指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁,线程直接进入队列中排队,队列中的第一个线程才能获得锁。公平锁的优点是等待锁的线程不会饿死。缺点是整体吞吐效率相对非公平锁要低,等待队列中除第一个线程以外的所有线程都会阻塞,CPU唤醒阻塞线程的开销比非公平锁大。

非公平锁:多个线程加锁时直接尝试获取锁,获取不到才会到等待队列的队尾等待。但如果此时锁刚好可用,那么这个线程可以无需阻塞直接获取到锁,所以非公平锁有可能出现后申请锁的线程先获取锁的场景。非公平锁的优点是可以减少唤起线程的开销,整体的吞吐效率高,因为线程有几率不阻塞直接获得锁,CPU不必唤醒所有线程。缺点是处于等待队列中的线程可能会饿死,或者等很久才会获得锁。

独享锁:也叫排他锁,是指该锁一次只能被一个线程所持有。如果线程T对数据A加上排它锁后,则其他线程不能再对A加任何类型的锁。获得排它锁的线程即能读数据又能修改数据。JDK中的synchronized和Lock的实现类就是。

共享锁:是指该锁可被多个线程所持有。如果线程T对数据A加上共享锁后,则其他线程只能对A再加共享锁,不能加排它锁。获得共享锁的线程只能读数据,不能修改数据。

可重入锁:指的是以线程为单位,当一个线程获取对象锁之后,这个线程可以再次获取本对象上的锁。如ReentrantLock、synchronized

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