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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。

本文分享自微信公众号 - 彤哥读源码(gh_63d1b83b9e01),作者:丹卿

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2019-05-15

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