java中的锁原理分析

java常用的锁
Synchronized,它就是一个:非公平,悲观,独享,互斥,可重入的重量级锁
ReentrantLock,它是一个:默认非公平但可实现公平的,悲观,独享,互斥,可重入,重量级锁。
ReentrantReadWriteLocK,它是一个,默认非公平但可实现公平的,悲观,写独享,读共享,读写,可重入,重量级锁。
 
ReentrantLock和Synchronized区别
ReentrantLock:代码来实现的,要保证锁释放,必须将unlock()放到finally{}中。
Synchronized:是JVM层面上的。代码执行异常的时候会自动释放锁。
在资源竞争不是很激烈的情况下,Synchronized的性能要优于ReetrantLock,
但是在资源竞争很激烈的情况下,Synchronized的性能会下降几十倍,但是ReetrantLock的性能能维持常态;
所以,我们写同步的时候,优先考虑synchronized,如果有特殊需要,再进一步优化。
ReentrantLock和Atomic如果用的不好,不仅不能提高性能,还可能带来灾难。
 
ReentrantLock获取锁定与三种方式:
    a)  lock(), 如果获取了锁立即返回,如果别的线程持有锁,当前线程则一直处于休眠状态,直到获取锁
    b) tryLock(), 如果获取了锁立即返回true,如果别的线程正持有锁,立即返回false;
    c)tryLock(long timeout,TimeUnit unit),   如果获取了锁定立即返回true,如果别的线程正持有锁,会等待参数给定的时间,在等待的过程中,如果获取了锁定,就返回true,如果等待超时,返回false;
    d) lockInterruptibly:如果获取了锁定立即返回,如果没有获取锁定,当前线程处于休眠状态,直到或者锁定,或者当前线程被别的线程中断
 
锁的分类
悲观锁/乐观锁
悲观锁:拿数据就加锁,适合写操作多大情况。例:synchronized
乐观锁:拿数据不加锁,改数据判断下在此期间数据有没有被更新,可以使用版本号机制、CAS(Compare and Swap比较并交换)操作。
 
独享锁/共享锁
独享锁:是指该锁一次只能被一个线程所持有。例:RenntrantLock,Synchronized
共享锁:是指该锁可被多个线程所持有。例:ReentrantReadWriteLock
ReadWriteLock:读是共享锁,写是独享锁
 
可重入锁:可重入锁又名递归锁,是指在同一个线程在外层方法获取锁的时候,在进入内层方法会自动获取锁
例:ReetrantLock,Synchronized
synchronized void setA() throws Exception{
  Thread.sleep(1000);
  setB();
}
 
synchronized void setB() throws Exception{
  Thread.sleep(1000);
}
 可重入锁通过AQS来维护,AbstractQueuedSynchronizer(AQS),抽象队列同步器。

AQS对象内部有一个核心的变量叫做state,是int类型的,代表了加锁的状态。初始状态下,state的值是0。

另外,这个AQS内部还有一个关键变量,用来记录当前加锁的是哪个线程,初始化状态下,这个变量是null。

接着线程跑过来调用ReentrantLock的lock()方法尝试进行加锁,这个加锁的过程,直接就是用CAS操作将state值从0变为1。

当一个线程要获取锁时,判断下当前的锁是否是自己加的,是自己加的,就可以获取锁,不是自己加的就进入阻塞状态。

公平锁/非公平锁
公平锁:是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。例:ReetrantLock
非公平锁:是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序。有可能,会造成优先级反转或者饥饿现象。例:Synchronized
分段锁:ConcurrentHashMap
 
自旋锁/偏向锁/轻量级锁/重量级锁
自旋锁:尝试获取锁的线程不会立即阻塞,而是循环尝试获取锁。减少线程上下文切换的消耗。缺点是循环会消耗cpu。
偏向锁:一段代码一直被一个线程访问。那么该线程就会自动获取锁。降低取锁代价。
轻量级锁:偏向锁被另一个线程访问,会自动升级为轻量级锁。其他线程也会通过自旋形式获取锁,不会阻塞,提高性能。
重量级锁:轻量级锁,另一个线程虽然自旋,一直持续自旋没有获取锁,该锁膨胀为重量级锁。重量级锁会让他申请线程进入阻塞,性能降低
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