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java中锁是什么(Java中有哪些锁,区别是什么)

编程之家2023-10-1382次浏览

大家好,感谢邀请,今天来为大家分享一下java中锁是什么的问题,以及和Java中有哪些锁,区别是什么的一些困惑,大家要是还不太明白的话,也没有关系,因为接下来将为大家分享,希望可以帮助到大家,解决大家的问题,下面就开始吧!

java中锁是什么(Java中有哪些锁,区别是什么)

说说java锁有哪些种类,以及区别

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)。这些已经写好提供的锁为我们开发提供了便利,但是锁的具体性质以及类型却很少被提及。本系列文章将分析JAVA下常见的锁名称以及特性,为大家答疑解惑。

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

java中锁是什么(Java中有哪些锁,区别是什么)

01 public class SpinLock{

02

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03 private AtomicReference<Thread> sign=newAtomicReference<>();

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。

Java锁的种类以及辨析(二):自旋锁的其他种类

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)。这些已经写好提供的锁为我们开发提供了便利,但是锁的具体性质以及类型却很少被提及。本系列文章将分析JAVA下常见的锁名称以及特性,为大家答疑解惑。

2.自旋锁的其他种类

上篇我们讲到了自旋锁,在自旋锁中另有三种常见的锁形式:TicketLock,CLHlock和MCSlock

Ticket锁主要解决的是访问顺序的问题,主要的问题是在多核cpu上

01 package com.alipay.titan.dcc.dal.entity;

02

03 import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

04

05 public class TicketLock{

06 private AtomicInteger serviceNum= new AtomicInteger();

07 private AtomicInteger ticketNum= new AtomicInteger();

08 private static final ThreadLocal<Integer> LOCAL= new ThreadLocal<Integer>();

09

10 public void lock(){

11 int myticket= ticketNum.getAndIncrement();

12 LOCAL.set(myticket);

13 while(myticket!= serviceNum.get()){

14}

15

16}

17

18 public void unlock(){

19 int myticket= LOCAL.get();

20 serviceNum.compareAndSet(myticket, myticket+ 1);

21}

22}

每次都要查询一个serviceNum服务号,影响性能(必须要到主内存读取,并阻止其他cpu修改)。

CLHLock和MCSLock则是两种类型相似的公平锁,采用链表的形式进行排序,

01 importjava.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;

02

03 public class CLHLock{

04 public static class CLHNode{

05 private volatile boolean isLocked= true;

06}

07

08@SuppressWarnings("unused")

09 private volatileCLHNode tail;

10 private static finalThreadLocal<CLHNode> LOCAL= new ThreadLocal<CLHNode>();

11 private static finalAtomicReferenceFieldUpdater<CLHLock, CLHNode> UPDATER= AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(CLHLock.class,

12 CLHNode.class,"tail");

13

14 public void lock(){

15 CLHNode node= new CLHNode();

16 LOCAL.set(node);

17 CLHNode preNode= UPDATER.getAndSet(this, node);

18 if(preNode!= null){

19 while(preNode.isLocked){

20}

21 preNode= null;

22 LOCAL.set(node);

23}

24}

25

26 public void unlock(){

27 CLHNode node= LOCAL.get();

28 if(!UPDATER.compareAndSet(this, node,null)){

29 node.isLocked= false;

30}

31 node= null;

32}

33}

CLHlock是不停的查询前驱变量,导致不适合在NUMA架构下使用(在这种结构下,每个线程分布在不同的物理内存区域)

MCSLock则是对本地变量的节点进行循环。不存在CLHlock的问题。

01 importjava.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;

02

03 public class MCSLock{

04 public static class MCSNode{

05 volatile MCSNode next;

06 volatile boolean isLocked= true;

07}

08

09 private static finalThreadLocal<MCSNode> NODE= new ThreadLocal<MCSNode>();

10@SuppressWarnings("unused")

11 private volatileMCSNode queue;

12 private static finalAtomicReferenceFieldUpdater<MCSLock, MCSNode> UPDATER= AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(MCSLock.class,

13 MCSNode.class,"queue");

14

15 public void lock(){

16 MCSNode currentNode= new MCSNode();

17 NODE.set(currentNode);

18 MCSNode preNode= UPDATER.getAndSet(this, currentNode);

19 if(preNode!= null){

20 preNode.next= currentNode;

21 while(currentNode.isLocked){

22

23}

24}

25}

26

27 public void unlock(){

28 MCSNode currentNode= NODE.get();

29 if(currentNode.next== null){

30 if(UPDATER.compareAndSet(this, currentNode, null)){

31

32} else{

33 while(currentNode.next== null){

34}

35}

36} else{

37 currentNode.next.isLocked= false;

38 currentNode.next= null;

39}

40}

41}

java中的锁有哪几种

lock比synchronized比较如下:

1)支持公平锁,某些场景下需要获得锁的时间与申请锁的时间相一致,但是synchronized做不到

2)支持中断处理,就是说那些持有锁的线程一直不释放,正在等待的线程可以放弃等待。如果不支持中断处理,那么线程可能一直无限制的等待下去,就算那些正在占用资源的线程死锁了,正在等待的那些资源还是会继续等待,但是ReentrantLock可以选择放弃等待

3) condition和lock配合使用,以获得最大的性能

JAVA中锁使用的几点建议:

1.如果没有特殊的需求,建议使用synchronized,因为操作简单,便捷,不需要额外进行锁的释放。鉴于JDK1.8中的ConcurrentHashMap也使用了CAS+synchronized的方式替换了老版本中使用分段锁(ReentrantLock)的方式,可以得知,JVM中对synchronized的性能做了比较好的优化。

2.如果代码中有特殊的需求,建议使用Lock。例如并发量比较高,且有些操作比较耗时,则可以使用支持中断的所获取方式;如果对于锁的获取,讲究先来后到的顺序则可以使用公平锁;另外对于多个变量的锁保护可以通过lock中提供的condition对象来和lock配合使用,获取最大的性能。

JAVA中,线程死锁是什么意思

一.什么是线程

在谈到线程死锁的时候,我们首先必须了解什么是Java线程。一个程序的进程会包含多个线程,一个线程就是运行在一个进程中的一个逻辑流。多线程允许在程序中并发执行多个指令流,每个指令流都称为一个线程,彼此间互相独立。

线程又称为轻量级进程,它和进程一样拥有独立的执行控制,由操作系统负责调度,区别在于线程没有独立的存储空间,而是和所属进程中的其它线程共享一个存储空间,这使得线程间的通信较进程简单。笔者的经验是编写多线程序,必须注意每个线程是否干扰了其他线程的工作。每个进程开始生命周期时都是单一线程,称为“主线程”,在某一时刻主线程会创建一个对等线程。如果主线程停滞则系统就会切换到其对等线程。和一个进程相关的线程此时会组成一个对等线程池,一个线程可以杀死其任意对等线程。

因为每个线程都能读写相同的共享数据。这样就带来了新的麻烦:由于数据共享会带来同步问题,进而会导致死锁的产生。

二.死锁的机制

由多线程带来的性能改善是以可靠性为代价的,主要是因为有可能产生线程死锁。死锁是这样一种情形:多个线程同时被阻塞,它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被无限期地阻塞,因此程序不能正常运行。简单的说就是:线程死锁时,第一个线程等待第二个线程释放资源,而同时第二个线程又在等待第一个线程释放资源。这里举一个通俗的例子:如在人行道上两个人迎面相遇,为了给对方让道,两人同时向一侧迈出一步,双方无法通过,又同时向另一侧迈出一步,这样还是无法通过。假设这种情况一直持续下去,这样就会发生死锁现象。

导致死锁的根源在于不适当地运用“synchronized”关键词来管理线程对特定对象的访问。“synchronized”关键词的作用是,确保在某个时刻只有一个线程被允许执行特定的代码块,因此,被允许执行的线程首先必须拥有对变量或对象的排他性访问权。当线程访问对象时,线程会给对象加锁,而这个锁导致其它也想访问同一对象的线程被阻塞,直至第一个线程释放它加在对象上的锁。

Java中每个对象都有一把锁与之对应。但Java不提供单独的lock和unlock操作。下面笔者分析死锁的两个过程“上锁”和“锁死”。

(1)上锁

许多线程在执行中必须考虑与其他线程之间共享数据或协调执行状态,就需要同步机制。因此大多数应用程序要求线程互相通信来同步它们的动作,在 Java程序中最简单实现同步的方法就是上锁。在 Java编程中,所有的对象都有锁。线程可以使用 synchronized关键字来获得锁。在任一时刻对于给定的类的实例,方法或同步的代码块只能被一个线程执行。这是因为代码在执行之前要求获得对象的锁。

为了防止同时访问共享资源,线程在使用资源的前后可以给该资源上锁和开锁。给共享变量上锁就使得 Java线程能够快速方便地通信和同步。某个线程若给一个对象上了锁,就可以知道没有其他线程能够访问该对象。即使在抢占式模型中,其他线程也不能够访问此对象,直到上锁的线程被唤醒、完成工作并开锁。那些试图访问一个上锁对象的线程通常会进入睡眠状态,直到上锁的线程开锁。一旦锁被打开,这些睡眠进程就会被唤醒并移到准备就绪队列中。

(2)锁死

如果程序中有几个竞争资源的并发线程,那么保证均衡是很重要的。系统均衡是指每个线程在执行过程中都能充分访问有限的资源,系统中没有饿死和死锁的线程。当多个并发的线程分别试图同时占有两个锁时,会出现加锁冲突的情形。如果一个线程占有了另一个线程必需的锁,互相等待时被阻塞就有可能出现死锁。

在编写多线程代码时,笔者认为死锁是最难处理的问题之一。因为死锁可能在最意想不到的地方发生,所以查找和修正它既费时又费力。例如,常见的例子如下面这段程序。

public int sumArrays(int[] a1, int[] a2)...{ int value= 0; int size= a1.length; if(size== a2.length)...{ synchronized(a1)...{//1 synchronized(a2)...{//2 for(int i=0; i<size; i++) value+= a1[i]+ a2[i];}}} return value;}

这段代码在求和操作中访问两个数组对象之前锁定了这两个数组对象。它形式简短,编写也适合所要执行的任务;但不幸的是,它有一个潜在的问题。这个问题就是它埋下了死锁的种子。

没有完结,请楼主看下面的网址。

Java中有哪些锁,区别是什么

【1】公平所和非公平所。

公平锁:是指按照申请锁的顺序来获取锁,

非公平所:线程获取锁的顺序不一定按照申请锁的顺序来的。

//默认是不公平锁,传入true为公平锁,否则为非公平锁

ReentrantLock reentrantLock= new ReetrantLock();

1

2

【2】共享锁和独享锁

独享锁:一次只能被一个线程所访问

共享锁:线程可以被多个线程所持有。

ReadWriteLock读锁是共享锁,写锁是独享锁。

【3】乐观锁和悲观锁。

乐观锁:对于一个数据的操作并发,是不会发生修改的。在更新数据的时候,会尝试采用更新,不断重入的方式,更新数据。

悲观锁:对于同一个数据的并发操作,是一定会发生修改的。因此对于同一个数据的并发操作,悲观锁采用加锁的形式。悲观锁认为,不加锁的操作一定会出问题,

【4】分段锁

1.7及之前的concurrenthashmap。并发操作就是分段锁,其思想就是让锁的粒度变小。

【5】偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问,那么该线程会自动获取锁。降低获取锁的代价

轻量级锁

重量级锁

【6】自旋锁

自旋锁

关于java中锁是什么的内容到此结束,希望对大家有所帮助。

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