Java 鎖簡介 · Java學習筆記

**公平鎖和非公平鎖：** 公平鎖是隊列的，按順序，非公平鎖搶到就占用鎖，可插隊。非公平鎖吞吐量比公平鎖大，但是可能會出現饑餓想象（某個線程一直都拿不到鎖） synchronized 和 ReentrantLock 默認都是非公平鎖 **可重入鎖（遞歸鎖）** 訪問的同步代碼中還有同步代碼，這時候內層的代碼塊可直接進入，使用的和外層是同一把鎖。synchronized 和 ReentrantLock 是可重入鎖。可防止死鎖 **自旋鎖：** 采用循環的方式去嘗試獲取鎖（CAS）。優點不會立即阻塞而且減少線程上下文切換的消耗缺點循環會消耗CPU，如果一直失敗，對CPU影響大 **獨占鎖（寫鎖） / 共享鎖（讀鎖）** 有一個線程在寫，別的線程就沒法讀或寫 **偏向鎖** 無競爭時使用，一旦有第二個線程競爭，就會從偏向鎖改成輕量級鎖 ## 1. CAS 原理？輕量級自旋鎖線程拿到的值和主內存中的值一致，就將要寫入的值寫入到主內存，否則就修改失敗。使用 Java中的sun.misc.Unsafe 類這個類的方法都是native的，完全依賴于硬件的功能，通過它實現了原子操作。CAS是一條CPU的原子指令，執行是連續的，執行過程中不允許被打斷，不會造成數據不一致問題。 ## 2. CAS 缺點？ 1. 循環時間長開銷會很大 1. 如果CAS失敗，會一直進行嘗試自旋（do while 方式），如果長時間不成功，會一直循環，對cpu影響大。 ## 3. ABA問題 1. 簡單來說就是最初拿到的值和最終比較時值一樣，但是這期間值實際是修改過的。 T1 T2 倆個線程從主內存中都拿到的變量是A，T1比較慢，T2 把A改成了B，并寫入到主內存，又來了個T3，拿到主內存 B并改成A寫入到主內存，這時候T1執行完成值改為了1，發現主內存還是A和自己當時拿到的值一致，就將1寫入主內存成功。但是實際上主內存的值已經從出現過A=》B=》A的過程。就是一個線程往主內存寫入數據時，發現主內存中的值和線程當時拿到的值是相同的，符合CAS的邏輯，但是實際上主內存中的這個值已經修改過多次，只能當這個線程去寫入時，剛好和線程當時拿到的值一致。中間過程中值可能已經被改動過了。 ## 3. ABA 解決方式？版本號，修改一次版本號就增加一次。比如 elasticsearch 中數據每更新一次，版本號字段就加一 ## 4. 什么是偏向鎖？在對象頭中記錄線程id，如果下次來的還是這個線程則直接運行后續代碼。需要啟用，JVM 默認延遲 4s 自動啟用 ## 5. 什么是synchronized ？是Java中的關鍵字：用來修飾方法、對象實例。屬于獨占鎖、悲觀鎖、可重入鎖、非公平鎖。 1. 作用于實例方法時，鎖住的是對象的實例(this)； 2. 當作用于靜態方法時，鎖住的是 Class類，相當于類的一個全局鎖，會鎖所有調用該方法的線程； 3. synchronized 作用于一個非 NULL的對象實例時，鎖住的是所有以該對象為鎖的代碼塊。它有多個隊列，當多個線程一起訪問某個對象監視器的時候，對象監視器會將這些線程存儲在不同的容器中。 ## 6. synchronized 加鎖原理？ jdk 1.6 之前直接就是重量級鎖：通過對象內部的監視器（monitor）實現，依賴于操作系統，線程需要爭搶 monitor，搶到的就是加鎖成功，沒搶到的會放到隊列中。涉及到阻塞同步，上下文切換，線程調度，操作系統的內核態和用戶態的切換。消耗大，性能差。 jdk1.6 以后對synchronized鎖進行了優化內核態：當進程（線程）需要內核代碼執行時，就是處于內核態。其他都是用戶態。 ## 7. synchronized 鎖升級（鎖膨脹）？無鎖 => 偏向鎖 =》自旋鎖（輕量級鎖） =》重量級鎖當有線程加鎖時，會在對象頭中記錄線程id，如果以后還是這個線程，則可以直接運行后續代碼，當2個線程以上爭搶加鎖時，則直接升級為輕量級鎖，CAS進行自旋加鎖，當線程加鎖競爭激烈，CAS自旋不成功（默認 10 次）則升級為重量級鎖。 ## 可重入鎖如果加了兩把，但是只釋放了一把會出現什么問題？程序卡死，線程不能出來，也就是說我們申請了幾把鎖，就需要釋放幾把鎖。 ## 如果只加了一把鎖，釋放兩次會出現什么問題？會報錯，java.lang.IllegalMonitorStateException。 ## Lock和synchronized的區別？ 1. Lock 需要手動獲取鎖和釋放鎖 2. Lock 是一個接口，而 synchronized 是 Java 中的關鍵字， synchronized 是內置的語言實現。 3. Lock 可以讓等待鎖的線程響應中斷，而 synchronized 卻不行，使用 synchronized 時，等待的線程會一直等待下去，不能夠響應中斷。 4. Lock 可以讓等待鎖的線程響應中斷，而 synchronized 卻不行，使用 synchronized 時，等待的線程會一直等待下去，不能夠響應中斷。 5. Lock 可以讓等待鎖的線程響應中斷，而 synchronized 卻不行，使用 synchronized 時，等待的線程會一直等待下去，不能夠響應中斷。 6. synchronized 在發生異常時，會自動釋放線程占有的鎖，因此不會導致死鎖現象發生；而 Lock 在發生異常時，如果沒有主動通過 unLock()去釋放鎖，則很可能造成死鎖現象，因此使用 Lock 時需要在 finally 塊中釋放鎖。