JAVA线程锁及部分特性

来源：互联网发布：sql cast函数有什么用编辑：程序博客网时间：2024/06/07 01:59

锁作为并发共享数据，保证一致性的工具，在JAVA平台有多种实现(如 synchronized 和 ReentrantLock等等 ) 。

一、分类

1、自旋锁

2、自旋锁的其他种类

3、阻塞锁

4、可重入锁

5、读写锁

6、互斥锁

7、悲观锁

8、乐观锁

9、公平锁

10、非公平锁

11、偏向锁

12、对象锁

13、线程锁

14、锁粗化

15、轻量级锁

16、锁消除

17、锁膨胀

18、信号量

二、详解

1、自旋锁

自旋锁是采用让当前线程不停地的在循环体内执行实现的，当循环的条件被其他线程改变时才能进入临界区。如下

01public class SpinLock {
02 
03  private AtomicReference<Thread> sign =new AtomicReference<>();
04 
05  public void lock(){
06    Thread current = Thread.currentThread();
07    while(!sign .compareAndSet(null, current)){
08    }
09  }
10 
11  public void unlock (){
12    Thread current = Thread.currentThread();
13    sign .compareAndSet(current, null);
14  }
15}

使用了CAS原子操作，lock函数将owner设置为当前线程，并且预测原来的值为空。unlock函数将owner设置为null，并且预测值为当前线程。

当有第二个线程调用lock操作时由于owner值不为空，导致循环一直被执行，直至第一个线程调用unlock函数将owner设置为null，第二个线程才能进入临界区。

由于自旋锁只是将当前线程不停地执行循环体，不进行线程状态的改变，所以响应速度更快。但当线程数不停增加时，性能下降明显，因为每个线程都需要执行，占用CPU时间。如果线程竞争不激烈，并且保持锁的时间段。适合使用自旋锁。

注：该例子为非公平锁，获得锁的先后顺序，不会按照进入lock的先后顺序进行。

阻塞锁，与自旋锁不同，改变了线程的运行状态。
在JAVA环境中，线程Thread有如下几个状态：

1，新建状态

2，就绪状态

3，运行状态

4，阻塞状态

5，死亡状态

2、阻塞锁

阻塞锁，可以说是让线程进入阻塞状态进行等待，当获得相应的信号（唤醒，时间）时，才可以进入线程的准备就绪状态，准备就绪状态的所有线程，通过竞争，进入运行状态。
JAVA中，能够进入\退出、阻塞状态或包含阻塞锁的方法有，synchronized 关键字（其中的重量锁），ReentrantLock，Object.wait()\notify(),LockSupport.park()/unpart()(j.u.c经常使用)

下面是一个JAVA 阻塞锁实例

01package lock;
02 
03import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;
04import java.util.concurrent.locks.LockSupport;
05 
06public class CLHLock1 {
07    public static class CLHNode {
08        private volatile Thread isLocked;
09    }
10 
11    @SuppressWarnings("unused")
12    private volatile CLHNode                                            tail;
13    private static final ThreadLocal<CLHNode>                           LOCAL   =new ThreadLocal<CLHNode>();
14    private static final AtomicReferenceFieldUpdater<CLHLock1, CLHNode> UPDATER = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(CLHLock1.class,
15                                                                                    CLHNode.class,"tail");
16 
17    public void lock() {
18        CLHNode node = new CLHNode();
19        LOCAL.set(node);
20        CLHNode preNode = UPDATER.getAndSet(this, node);
21        if (preNode != null) {
22            preNode.isLocked = Thread.currentThread();
23            LockSupport.park(this);
24            preNode = null;
25            LOCAL.set(node);
26        }
27    }
28 
29    public void unlock() {
30        CLHNode node = LOCAL.get();
31        if (!UPDATER.compareAndSet(this, node, null)) {
32            System.out.println("unlock\t" + node.isLocked.getName());
33            LockSupport.unpark(node.isLocked);
34        }
35        node = null;
36    }
37}

在这里我们使用了LockSupport.unpark()的阻塞锁。该例子是将CLH锁修改而成。

阻塞锁的优势在于，阻塞的线程不会占用cpu时间，不会导致 CPu占用率过高，但进入时间以及恢复时间都要比自旋锁略慢。

在竞争激烈的情况下阻塞锁的性能要明显高于自旋锁。

理想的情况则是; 在线程竞争不激烈的情况下，使用自旋锁，竞争激烈的情况下使用，阻塞锁。

3、可重入锁

可重入锁，也叫做递归锁，指的是同一线程外层函数获得锁之后，内层递归函数仍然有获取该锁的代码，但不受影响。
在JAVA环境下 ReentrantLock 和synchronized 都是可重入锁

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