总结java常见的锁
区分各个锁机制以及如何使用
| 使用方法 | 锁名 |
|---|---|
| 考察线程是否要锁住同步资源 | 乐观锁和悲观锁 |
| 锁住同步资源后，要不要阻塞 | 不阻塞可以使用自旋锁 |
| 一个线程多个流程获取同一把锁 | 可重入锁 |
| 多个线程公用一把锁 | 读写锁（写的共享锁） |
| 多个线程竞争要不要排队 | 公平锁与非公平锁 |
悲观锁：不能同时进行多人，执行的时候先上锁。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制，比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁
乐观锁：通过版本号一致与否，即给数据加上版本，同步更新数据以及加上版本号。不会上锁，判断版本号，可以多人操作，类似生活中的抢票。每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量。Redis就是利用这种check-and-set机制实现事务的
（乐观锁可以使用版本号机制和CAS算法实现）
通过具体案例演示悲观锁和乐观锁
在redis框架中
执行multi之前，执行命令watch
具体格式如下
watch key1 [key2]
具体代码格式如下
127.0.0.1:6379> flushdb OK 127.0.0.1:6379> set add 100 OK 127.0.0.1:6379> watch add OK 127.0.0.1:6379> multi OK 127.0.0.1:6379(TX)> incrby add 20 QUEUED 127.0.0.1:6379(TX)> exec 1) (integer) 120 127.0.0.1:6379>
flushdb是清空数据库
但如果在另一个服务器上，输入exec，会显示出错
因为用的是乐观锁，被修改了之后版本会发生改变
总的来说:
悲观锁：单独每个人完成事情的时候，执行上锁解锁。解决并发中的问题，不支持并发操作，只能一个一个操作，效率低
乐观锁：每执行一件事情，都会比较数据版本号，谁先提交，谁先提交版本号
公平锁：先来先到
非公平锁：不是按照顺序，可插队
公平锁：效率相对低
非公平锁：效率高，但是线程容易饿死
通过这个函数Lock lock = new ReentrantLock(true);。创建一个可重入锁，true 表示公平锁，false 表示非公平锁。默认非公平锁
通过查看源码
带有参数的ReentrantLock(true)为公平锁
ReentrantLock(false)为非公平锁
主要是调用NonfairSync()与FairSync()
public ReentrantLock() {
sync = new NonfairSync();
}
/**
* Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the
* given fairness policy.
*
* @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
*/
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}具体其非公平锁与公平锁的源码
查看公平锁的源码
static final class FairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;
/**
* Acquires only if reentrant or queue is empty.
*/
final boolean initialTryLock() {
Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
if (!hasQueuedThreads() && compareAndSetState(0, 1)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
} else if (getExclusiveOwnerThread() == current) {
if (++c < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(c);
return true;
}
return false;
}通过代码实例具体操作
//第一步 创建资源类，定义属性和和操作方法
class LTicket {
//票数量
private int number = 30;
//创建可重入锁
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
//卖票方法
public void sale() {
//上锁
lock.lock();
try {
//判断是否有票
if(number > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ：卖出"+(number--)+" 剩余："+number);
}
} finally {
//解锁
lock.unlock();
}
}
}
public class LSaleTicket {
//第二步 创建多个线程，调用资源类的操作方法
//创建三个线程
public static void main(String[] args) {
LTicket ticket = new LTicket();
new Thread(()-> {
for (int i = 0; i < 40; i++) {
ticket.sale();
}
},"AA").start();
new Thread(()-> {
for (int i = 0; i < 40; i++) {
ticket.sale();
}
},"BB").start();
new Thread(()-> {
for (int i = 0; i < 40; i++) {
ticket.sale();
}
},"CC").start();
}
}结果截图如下
都是A线程执行，而BC线程都没执行到，出现了非公平锁
具体改变其设置可以通过可重入锁中的一个有参构造方法
修改代码为private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
代码截图为
可重入锁也叫递归锁
而且有了可重入锁之后，破解第一把之后就可以一直进入到内层结构
Object o = new Object();
new Thread(()->{
synchronized(o) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 外层");
synchronized (o) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 中层");
synchronized (o) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 内层");
}
}
}
},"t1").start();synchronized (o)代表锁住当前{ }内的代码块
以上都是synchronized锁机制
下面讲解lock锁机制
public class SyncLockDemo {
public synchronized void add() {
add();
}
public static void main(String[] args) {
//Lock演示可重入锁
Lock lock = new ReentrantLock();
//创建线程
new Thread(()->{
try {
//上锁
lock.lock();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 外层");
try {
//上锁
lock.lock();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 内层");
}finally {
//释放锁
lock.unlock();
}
}finally {
//释放做
lock.unlock();
}
},"t1").start();
//创建新线程
new Thread(()->{
lock.lock();
System.out.println("aaaa");
lock.unlock();
},"aa").start();
}
}在同一把锁中的嵌套锁，内部嵌套锁没解锁还是可以输出，但是如果跳出该线程，执行另外一个线程就会造成死锁
要把握上锁与解锁的概念，都要写上
读锁是共享锁，写锁是独占锁
共享锁的一种具体实现
读写锁管理一组锁，一个是只读的锁，一个是写锁。
读写锁：一个资源可以被多个读线程访问，也可以被一个写线程访问，但不能同时存在读写线程，读写互斥，读读共享(写锁独占，读锁共享，写锁优先级高于读锁)
读写锁ReentrantReadWriteLock
读锁为ReentrantReadWriteLock.ReadLock，readLock()方法
写锁为ReentrantReadWriteLock.WriteLock，writeLock()方法
创建读写锁对象private ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
写锁 加锁 rwLock.writeLock().lock();，解锁为rwLock.writeLock().unlock();
读锁 加锁rwLock.readLock().lock();，解锁为rwLock.readLock().unlock();
案例分析：
模拟多线程在map中取数据和读数据
完整代码如下
//资源类
class MyCache {
//创建map集合
private volatile Map<String,Object> map = new HashMap<>();
//创建读写锁对象
private ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
//放数据
public void put(String key,Object value) {
//添加写锁
rwLock.writeLock().lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在写操作"+key);
//暂停一会
TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
//放数据
map.put(key,value);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 写完了"+key);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//释放写锁
rwLock.writeLock().unlock();
}
}
//取数据
public Object get(String key) {
//添加读锁
rwLock.readLock().lock();
Object result = null;
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在读取操作"+key);
//暂停一会
TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
result = map.get(key);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 取完了"+key);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//释放读锁
rwLock.readLock().unlock();
}
return result;
}
}
public class ReadWriteLockDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MyCache myCache = new MyCache();
//创建线程放数据
for (int i = 1; i <=5; i++) {
final int num = i;
new Thread(()->{
myCache.put(num+"",num+"");
},String.valueOf(i)).start();
}
TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
//创建线程取数据
for (int i = 1; i <=5; i++) {
final int num = i;
new Thread(()->{
myCache.get(num+"");
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}5. 互斥锁
互斥锁是独占锁的一种常规实现，是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性
pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//创建互斥锁并初始化 pthread_mutex_lock(&mutex);//对线程上锁，此时其他线程阻塞等待该线程释放锁 //要执行的代码段 pthread_mutex_unlock(&mutex);//执行完后释放锁
查看百度百科的解释，具体如下 ：
它是为实现保护共享资源而提出一种锁机制。其实，自旋锁与互斥锁比较类似，它们都是为了解决对某项资源的互斥使用。无论是互斥锁，还是自旋锁，在任何时刻，最多只能有一个保持者，也就说，在任何时刻最多只能有一个执行单元获得锁。但是两者在调度机制上略有不同。对于互斥锁，如果资源已经被占用，资源申请者只能进入睡眠状态。但是自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁，"自旋"一词就是因此而得名
通俗的来说就是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。
其特点:
持有锁时间等待过长，消耗CPU
无法满足等待时间最长的线程优先获取锁。不公平的锁就会存在“线程饥饿”问题
自旋锁不会使线程状态发生切换，处于用户态（不会到内核态进行线程的状态转换），一直都是活跃，不会使线程进入阻塞状态，减少了不必要的上下文切换，执行速度快。
其模拟算法如下
do{
b=1;
while(b){
lock(bus);
b = test_and_set(&lock);
unlock(bus);
}
//临界区
//lock = 0;
//其余部分
}while(1)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，但同时只有一个线程能修改成功
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：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
重量级锁：线程并发加剧，线程的自旋超过了一定次数，或者一个线程持有锁，一个线程在自旋，还有线程要访问
