JUC高级篇-第2章多线程锁

标签：JUC synchronized 高级线程公平 ------ new 多线程 public

1.乐观锁与悲观锁

悲观锁

认为自己在使用数据的时候一定有别的线程来修改数据，因此在获取数据的时候会先加锁，确保数据不会被别的线程修改。

适合写操作多的场景，先加锁可以保证写操作时数据正确。显式的锁定之后再操作同步资源

//=============悲观锁的调用方式
public synchronized void m1()
{
    //加锁后的业务逻辑......
}

// 保证多个线程使用的是同一个lock对象的前提下
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void m2() {
    lock.lock();
    try {
        // 操作同步资源
    }finally {
        lock.unlock();
    }
}

synchronized关键字和Lock的实现类都是悲观锁

乐观锁

乐观锁认为自己在使用数据时不会有别的线程修改数据，所以不会添加锁，只是在更新数据的时候去判断之前有没有别的线程更新了这个数据。如果这个数据没有被更新，当前线程将自己修改的数据成功写入。如果数据已经被其他线程更新，则根据不同的实现方式执行不同的操作乐观锁在Java中是通过使用无锁编程来实现，最常采用的是CAS算法，Java原子类中的递增操作就通过CAS自旋实现的。

适合读操作多的场景，不加锁的特点能够使其读操作的性能大幅提升。乐观锁则直接去操作同步资源，是一种无锁算法，得之我幸不得我命，再抢。乐观锁一般有两种实现方式：采用版本号机制、CAS（Compare-and-Swap，即比较并替换）算法实现。

//=============乐观锁的调用方式
// 保证多个线程使用的是同一个AtomicInteger
private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();
atomicInteger.incrementAndGet();

2.Java的8种锁情况

1）Java8锁回顾

package com.atguigu.sync;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

class Phone {

    public static synchronized void sendSMS() throws Exception {
        //停留4秒
        TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        System.out.println("------sendSMS");
    }

    public synchronized void sendEmail() throws Exception {
        System.out.println("------sendEmail");
    }

    public void getHello() {
        System.out.println("------getHello");
    }
}

/**
 * @Description: 8锁
 *
1 标准访问，先打印短信还是邮件
------sendSMS
------sendEmail

2 停4秒在短信方法内，先打印短信还是邮件
------sendSMS
------sendEmail

3 新增普通的hello方法，是先打短信还是hello
------getHello
------sendSMS

4 现在有两部手机，先打印短信还是邮件
------sendEmail
------sendSMS

5 两个静态同步方法，1部手机，先打印短信还是邮件
------sendSMS
------sendEmail

6 两个静态同步方法，2部手机，先打印短信还是邮件
------sendSMS
------sendEmail

7 1个静态同步方法,1个普通同步方法，1部手机，先打印短信还是邮件
------sendEmail
------sendSMS

8 1个静态同步方法,1个普通同步方法，2部手机，先打印短信还是邮件
------sendEmail
------sendSMS

 */

public class Lock_8 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        Phone phone = new Phone();
        Phone phone2 = new Phone();

        new Thread(() -> {
            try {
                phone.sendSMS();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "AA").start();

        Thread.sleep(100);

        new Thread(() -> {
            try {
               // phone.sendEmail();
               // phone.getHello();
                phone2.sendEmail();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "BB").start();
    }
}

2）synchronized有三种应用方式

JDK源码（notify方法）举例说明

8种锁的案例实际体现在3个地方

作用于实例方法，当前实例加锁，进入同步代码前要获得当前实例的锁；
作用于代码块，对括号里配置的对象加锁。
作用于静态方法，当前类加锁，进去同步代码前要获得当前类对象的锁；

3）从字节码角度分析synchronized实现

反编译

javap -c ***.class文件反编译， -c对代码进行反汇编。
假如你需要更多信息，javap -v ***.class文件反编译 -v -verbose。输出附加信息（包括行号、本地变量表，反汇编等详细信息）

synchronized同步代码块

javap -c ***.class文件反编译

实现使用的是monitorenter和monitorexit指令

一定是一个enter两个exit吗？

synchronized普通同步方法

javap -v ***.class文件反编译

调用指令将会检查方法的ACC_SYNCHRONIZED访问标志是否被设置。如果设置了，执行线程会将先持有monitor然后再执行方法，最后在方法完成(无论是正常完成还是非正常完成)时释放 monitor

synchronized静态同步方法

javap -v ***.class文件反编译

ACC_STATIC, ACC_SYNCHRONIZED访问标志区分该方法是否静态同步方法

3.公平锁和非公平锁

package com.atguigu.juc.senior.test;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class Ticket
{
    private int number = 30;
    ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void sale()
    {
        lock.lock();
        try
        {
            if(number > 0)
            {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出第：\t"+(number--)+"\t 还剩下:"+number);
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}


/**
 * @auther zzyy
 * @create 2020-05-14 17:26
 */
public class SaleTicketDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Ticket ticket = new Ticket();

        new Thread(() -> { for (int i = 0; i <35; i++)  ticket.sale(); },"a").start();
        new Thread(() -> { for (int i = 0; i <35; i++)  ticket.sale(); },"b").start();
        new Thread(() -> { for (int i = 0; i <35; i++)  ticket.sale(); },"c").start();
    }
}

何为公平锁/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，这里类似排队买票，先来的人先买后来的人在队尾排着，这是公平的Lock lock = new ReentrantLock(true);true表示公平锁,先来先得

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，有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁，在高并发环境下，有可能造成优先级翻转或者饥饿的状态（某个线程一直得不到锁)
Lock lock = new ReentrantLock(false);false表示非公平锁，后来的也可能先获得锁Lock lock = new ReentrantLock();默认非公平锁

为什么会有公平锁/非公平锁的设计为什么默认非公平？

1恢复挂起的线程到真正锁的获取还是有时间差的，从开发人员来看这个时间微乎其微，但是从CPU的角度来看，这个时间差存在的还是很明显的。所以非公平锁能更充分的利用CPU 的时间片，尽量减少 CPU 空闲状态时间。

2使用多线程很重要的考量点是线程切换的开销，当采用非公平锁时，当1个线程请求锁获取同步状态，然后释放同步状态，因为不需要考虑是否还有前驱节点，所以刚释放锁的线程在此刻再次获取同步状态的概率就变得非常大，所以就减少了线程的开销。

使⽤公平锁会有什么问题

公平锁保证了排队的公平性，非公平锁霸气的忽视这个规则，所以就有可能导致排队的长时间在排队，也没有机会获取到锁，这就是传说中的 “锁饥饿”

什么时候用公平？什么时候用非公平？

如果为了更高的吞吐量，很显然非公平锁是比较合适的，因为节省很多线程切换时间，吞吐量自然就上去了；
否则那就用公平锁，大家公平使用。

4.可重入锁

定义

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，再进入该线程的内层方法会自动获取锁(前提，锁对象得是同一个对象)，不会因为之前已经获取过还没释放而阻塞。

如果是1个有 synchronized 修饰的递归调用方法，程序第2次进入被自己阻塞了岂不是天大的笑话，出现了作茧自缚。所以Java中ReentrantLock和synchronized都是可重入锁，可重入锁的一个优点是可一定程度避免死锁。

种类

隐式锁（即synchronized关键字使用的锁）默认是可重入锁。

Synchronized的重入的实现机理

每个锁对象拥有一个锁计数器和一个指向持有该锁的线程的指针。

当执行monitorenter时，如果目标锁对象的计数器为零，那么说明它没有被其他线程所持有，Java虚拟机会将该锁对象的持有线程设置为当前线程，并且将其计数器加1。

在目标锁对象的计数器不为零的情况下，如果锁对象的持有线程是当前线程，那么 Java 虚拟机可以将其计数器加1，否则需要等待，直至持有线程释放该锁。

当执行monitorexit时，Java虚拟机则需将锁对象的计数器减1。计数器为零代表锁已被释放。

显式锁（即Lock）也有ReentrantLock这样的可重入锁。

5.死锁及排查

定义

死锁是指两个或两个以上的线程在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待的现象,若无外力干涉那它们都将无法推进下去，如果系统资源充足，进程的资源请求都能够得到满足，死锁出现的可能性就很低，否则就会因争夺有限的资源而陷入死锁。

产生死锁主要原因

系统资源不足
进程运行推进的顺序不合适
资源分配不当

package com.atguigu.juc.senior.prepare;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @auther zzyy
 * @create 2020-05-14 10:56
 */
public class DeadLockDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        final Object objectLockA = new Object();
        final Object objectLockB = new Object();

        new Thread(() -> {
            synchronized (objectLockA)
            {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"自己持有A，希望获得B");
                //暂停几秒钟线程
                try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
                synchronized (objectLockB)
                {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"A-------已经获得B");
                }
            }
        },"A").start();

        new Thread(() -> {
            synchronized (objectLockB)
            {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"自己持有B，希望获得A");
                //暂停几秒钟线程
                try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
                synchronized (objectLockA)
                {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"B-------已经获得A");
                }
            }
        },"B").start();

    }
}

如何排查死锁

纯命令
- jps -l
- jstack 进程编号
图形化
- jconsole

6.写锁、读锁

后面单独一章

7.自旋锁

后面单独一章

8.锁升级

后面单独一章

9.小总结

指针指向monitor对象（也称为管程或监视器锁）的起始地址。每个对象都存在着一个monitor与之关联，当一个montor被某个线程持有后，它便处于锁定状态。在Java虚拟机(HotSpot)中，monitor是由ObjectMonitor实现的，其主要数据结构如下（位于HotSpot虚拟机源码ObjectMonitor.hpp文件，C++实现的)

看了上面笔记，想到一个问题，假设让你自己实现一个锁机制应该从哪几反面入手？

1.公平还是非公平

2.可重入性

3.是否可以拆分成读锁和写锁以提高性能

标签：JUC,synchronized,高级,线程,公平,------,new,多线程,public
From： https://www.cnblogs.com/hanxuefeng/p/16947503.html

JUC高级篇-第2章多线程锁

1.乐观锁与悲观锁

2.Java的8种锁情况

1）Java8锁回顾

2）synchronized有三种应用方式

3）从字节码角度分析synchronized实现

3.公平锁和非公平锁

4.可重入锁

5.死锁及排查

6.写锁、读锁

7.自旋锁

8.锁升级

9.小总结

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1.乐观锁与悲观锁

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1）Java8锁回顾

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3）从字节码角度分析synchronized实现

3.公平锁和非公平锁

4.可重入锁

5.死锁及排查

6.写锁、读锁

7.自旋锁

8.锁升级

9.小总结

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