死磕 java同步系列之开篇
简介
同步系列,这是彤哥想了好久的名字,本来是准备写锁相关的内容,但是java中的CountDownLatch、Semaphore、CyclicBarrier这些类又不属于锁,它们和锁又有很多共同点,都是为了协同多线程的执行,都是一种同步器,所以这里就借用同步来取名字了,也就是“同步系列”的来源。
概览
这一篇的内容会比较多,大致包含三大主题:java中的锁、同步器、分布式锁,大致讲的内容如下:
(1)volatile
(2)synchronized
(3)AQS及Condition
(4)ReentrantLock
(5)ReentrantReadWriteLock
(6)StampedLock
(7)CountDownLatch
(8)Semaphore
(9)CyclicBarrier
(10)Phaser
(11)Mysql实现分布式锁
(12)Redis实现分布式锁
(13)Zookeeper实现分布锁
这些内容都比较晦涩难懂,网上也有比较多的资料,但往往讲得不够透彻,彤哥会尽量用通俗易懂的语言把这些问题讲清楚。
名词解释
关于锁的名词也有很多,彤哥大致整理了下,全部列到这里:
(1)公平锁/非公平锁
公平锁,是指按照线程申请的顺序获取锁。
非公平锁,是指不是按照线程申请的顺序获取锁,有可能后申请的线程反而先获取到锁,假如先来的线程一直获取不到锁,会造成锁饥饿现象。
ReentrantLock中可以通过构造方法指定是否为公平锁,默认为非公平锁,非公平锁的优点在于吞吐量大。
synchronized无法指定为公平锁,一直都是非公平锁。
(2)可重入锁
可重入锁,是指一个线程获取锁之后再尝试获取锁时会自动获取锁,可重入锁的优点是避免死锁。
ReentrantLock和synchronized都是可重入锁。
(3)独享锁/共享锁
独享锁,是指锁一次只能被一个线程持有。
共享锁,是指锁一次可以被多个线程持有。
ReentrantLock和synchronized都是独享锁,ReadWriteLock的读锁是共享锁,写锁是独享锁。
(4)互斥锁/读写锁
与独享锁/共享锁的概念差不多,是独享锁/共享锁的具体实现。
ReentrantLock和synchronized都是互斥锁
ReadWriteLock是读写锁
(5)乐观锁/悲观锁
悲观锁,是指认为对于同一个数据的并发操作必然会发生修改,即使不会发生修改也这么认为,所以一定要加锁。
乐观锁,是指认为对于同一个数据的并发操作不一定会发生修改,在更新数据的时候,尝试去更新数据,如果失败就不断尝试。
悲观锁适用于写操作多的场景,乐观锁适用于读操作多的场景。
(6)分段锁
分段锁,是一种锁的设计思路,它细化了锁的粒度,主要运用在ConcurrentHashMap中,实现高效的并发操作,当操作不需要更新整个数组时,就只锁数组中的一项就可以了。
(7)偏向锁/轻量级锁/重量级锁
这三个锁主要是针对synchronized进行优化使用的,主要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访问,那么这个线程会自动获取锁,降低获取锁的代价。
轻量级锁,是指当锁是偏向锁时,被另一个线程所访问,偏向锁会升级为轻量级锁,这个线程会通过自旋的方式尝试获取锁,不会阻塞,提高性能。
重量级锁,是指当锁是轻量级锁时,当自旋的线程自旋了一定的次数后,还没有获取到锁,就会进入阻塞状态,该锁升级为重量级锁,重量级锁会使其他线程阻塞,性能降低。
(8)自旋锁
自旋锁,是指尝试获取锁的线程不会阻塞,而是循环的方式不断尝试,这样的好处是减少线程的上下文切换带来的开锁,提高性能,缺点是循环会消耗CPU。
(9)监视器锁
synchronized的实现方式,使用monitorenter和monitorexit来实现。
(10)mutex锁
互斥锁,LockSupport.part()底层是通过mutex实现的。
彩蛋
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