多线程中的锁
2020-12-22 05:30
标签：基本 调用 编译 system 记录 没有 obj time 同步代码块 首先讲讲锁的分类 线程挂起和线程真正运行之间存在着很长的时间差 多个线程按照申请锁的顺序去获取锁，线程会在一个FIFO队列中排队，队列首个线程才能获取锁 优点：所有线程都能获取锁， 不会出现线程饥饿的情况 缺点：效率较低，吞吐量会下降，因为只有第一个线程才能获取锁，其余线程均处于阻塞状态，cpu唤醒阻塞线程的开销较大，从而导致效率低。 多个线程同时去获取锁，如果没有获取到锁，重新进入等待队列中，等待下一次获取锁，如果获取到了锁，会执行相应线程。 优点：效率较高，充分利用cpu的时间片，cpu的空闲时间减少，利用率提高。 缺点：存在线程饥饿的情况，最坏的可能是线程获取不到锁，出现线程饿死的情况。 可重入锁指的是一个线程获取了一个锁，此线程重新获取这个锁，不会造成死锁。 Synchronized和ReentrantLock都是可重入锁。 可重入锁的实际应用 如上代码: 当一个带有锁的方法调用另外一个带有锁的方法, 如果不是可重入锁，就会产生死锁，因为无法获取到第二把锁。因为可重入锁可以实现锁的递归，即锁的外层嵌套锁。 具有唯一性和排他性 典型的例子就是Synchronized和ReenTrantLock以及RenentrantReadWriteLock中的写锁 只要有一个线程获取互斥锁，其余的线程只能进入等待状态，无法获取锁 乐观地认为程序的并发程度不深，认为每次去拿数据的时候都不会被其他线程修改，所以不会再处理数据的时候锁定数据。 在拿到数据的时候保存拿到的数据，当要进行修改的时候再次获取这个数据和之前拿到的数据进行对比，如果数据一致，才进行操作。 乐观锁适用于写比较少的情况下（多读场景） 常见的乐观锁操作就是CAS操作，全民Compare And Swap（是一个非阻塞同步操作），主要有三个参数需要读写的内存值V，再次读取的值A，需要修改成的值B。只有当V和A相同时，才用新值B来替换V。如果前后两次读取的值不一样，则通过自旋操作(不断重试)直到修改成功。 CAS操作会带来一个ABA问题，ABA问题的意思如下 如果有三个线程对A值进行操作 第一个线程第一次读取A值 第二个线程将A值修改成了B值 第三个线程将B值修改成了A值 第一个线程第二次读取A值会认为前后两个A值一样，会进行替换操作 但是实际上前后两次的A值并不是同一个A值 为了解决这个问题，加入一个版本号，每次修改值之后可以改变版本号，这样就知道值是否被修改过JUC中的原子类操作都是基于CAS的 分段锁出自jdk1.7中的ConcurrentHashMap，在jdk1.8中去掉了分段锁，但是依然有分段的影子在里面。 ? ConcurrentHashMap在1.7中为了提高并发效率，将Map划分成了很多个Segment, 每一个Segment都实现了RenentrantLock，这个锁就叫做分段锁，只有对每一个分段Segment进行操作的时候才对这个分段进行上锁，不影响其他线程对其他的Segment进行操作。 作用：减少在没有实际竞争的情况下，重量级锁带来的性能开销 如何减少性能开销？ 具体实现 当一个没有锁的线程(锁标志位为“01”状态，是否为偏向锁为“0”)来申请锁的时候 首先在栈帧上创建LockRecord， 将对象投中的MarkWord复制到锁记录(LockRecord)中。 拷贝成功后，通过CAS操作将MarkWord指向LockRecord，并将所记录中的owner指向Object的LockRecord。 如果这个更新动作成功了，那么这个线程的锁状态会被更改为00，即轻量级锁 如果操作失败，检查对象的MarkWord是否指向当前线程的栈帧。如果是的那么说明当前线程已经拥有了这个对象的锁。直接进入同步代码块继续执行。如果不是，说明有多个线程竞争锁， 轻量级锁会膨胀成重量级锁。锁的状态变成了“10”，MarkWord中存储的是指向重量级锁（互斥量）的指针，后面等待锁的线程也进入阻塞状态 如果存在锁竞争但是不激烈的情况下，可以通过自旋锁优化，自旋失败后再膨胀为重量级锁 重量级锁 减少线程阻塞造成的线程切换 首先，内核态与用户态的切换上不容易优化。但通过自旋锁，可以减少线程阻塞造成的线程切换（包括挂起线程和恢复线程）。 如果锁的粒度小，那么锁的持有时间比较短（尽管具体的持有时间无法得知，但可以认为，通常有一部分锁能满足上述性质）。那么，对于竞争这些锁的而言，因为锁阻塞造成线程切换的时间与锁持有的时间相当，减少线程阻塞造成的线程切换，能得到较大的性能提升。具体如下： 如果在自旋的时间内，锁就被旧owner释放了，那么当前线程就不需要阻塞自己（也不需要在未来锁释放时恢复），减少了一次线程切换。 “锁的持有时间比较短”这一条件可以放宽。实际上，只要锁竞争的时间比较短（比如线程1快释放锁的时候，线程2才会来竞争锁），就能够提高自旋获得锁的概率。这通常发生在锁持有时间长，但竞争不激烈的场景中。 使用-XX:-UseSpinning参数关闭自旋锁优化；-XX:PreBlockSpin参数修改默认的自旋次数。 自适应意味着自旋的时间不再固定了，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定： 自适应自旋解决的是“锁竞争时间不确定”的问题。JVM很难感知到确切的锁竞争时间，而交给用户分析就违反了JVM的设计初衷。自适应自旋假定不同线程持有同一个锁对象的时间基本相当，竞争程度趋于稳定，因此，可以根据上一次自旋的时间与结果调整下一次自旋的时间。 然而，自适应自旋也没能彻底解决该问题，如果默认的自旋次数设置不合理（过高或过低），那么自适应的过程将很难收敛到合适的值。 当一个线程高频地请求, 同步和释放锁，会消耗系统资源。在这种情况下把多次锁请求合并成一次锁请求，减小锁请求，同步，释放带来的性能损耗。 锁粗化的情况： 合并请求后的代码 上面做法的前提是, 两个锁请求之间的工作可以迅速做完。如果不能迅速做完，合并之后会导致同步代码块执行需要花费很长时间，极大影响了多线程的工作 合并前代码 合并后代码 锁清除是发生在编译器级别的一种锁优化方式。 有时候代码完全不需要加锁，却执行了加锁操作，这个时候编译器就会进行锁清除优化。 例子：StringBuffer的append操作已经是线程安全的了 可能在实际使用中并不需要进行加锁处理, 这里StringBuffer作为局部变量使用, 函数执行完, 变量就会被清除,每一个线程都会拥有自己的局部变量, 不会涉及到并发问题, 因此也没必要进行加锁操作; 这个时候可以通过编译器来消除同步锁。 多线程中的锁 标签：基本 调用 编译 system 记录 没有 obj time 同步代码块 原文地址：https://www.cnblogs.com/jiangblog/p/13216814.html多线程中的锁
锁的分类
公平锁和非公平锁
公平锁
非公平锁
可重入锁（递归锁）
public class Demo1 {
public synchronized void functionA(){
System.out.println("FunctionA");
functionB();
}
public synchronized void functionB(){
System.out.println("FunctionB");
}
}
独享锁/共享锁
独享锁
共享锁
互斥锁/读写锁
互斥锁
读写锁
乐观锁/悲观锁
悲观锁
乐观锁
分段锁
偏向锁/轻量级锁/重量级锁
偏向锁
轻量级锁
自旋锁/自适应自旋锁
自旋锁
缺点
自适应自旋锁
缺点
锁粗化/锁消除
锁粗化
public void doSomethingMethod(){
synchronized(lock){
//do some thing
}
//这是还有一些代码，做其它不需要同步的工作，但能很快执行完毕
synchronized(lock){
//do other thing
}
}
public void doSomethingMethod(){
//进行锁粗化：整合成一次锁请求、同步、释放
synchronized(lock){
//do some thing
//做其它不需要同步但能很快执行完的工作
//do other thing
}
}
for(int i=0;isynchronized(lock){
for(int i=0;i锁清除
@Override
public synchronized StringBuffer append(String str) {
toStringCache = null;
super.append(str);
return this;
}
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
long start = System.currentTimeMillis();
int size = 10000;
for (int i = 0; i