1.锁之偏心锁与非偏心锁
2.可重入锁(递归锁)
3.自旋锁
4.读锁写锁
1.锁之偏心锁与非偏心锁
咱们先来理解一下,最根本的偏心锁和非偏心锁:
偏心锁:指多个线程按申请锁的程序来获取锁,相似排队打饭,先来后到。
非偏心锁:指多个线程获取锁的程序并不是依照申请的程序,有可能后申请的线程优先获取锁,在高并发的状况下,可能会造成优先级反转或者饥饿景象(饥饿景象就是线程永远获取不到锁)。
而对于JAVA罕用的ReentrantLock和synchronize锁而言,是偏心锁还是非偏心锁呢?
咱们先来看一下ReentrantLock的构造方法
Lock lock = new ReentrantLock();
/** * Creates an instance of {@code ReentrantLock}. * This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}. */ public ReentrantLock() { //默认为非偏心锁 sync = new NonfairSync(); } /** * Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the * given fairness policy. * * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy */ public ReentrantLock(boolean fair) { //如果传入为true,则是偏心锁,正文说会应用先来后到的排序策略 sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync(); }
接下来咱们再看一下synchronize关键字是偏心锁还是非偏心锁:
咱们先定义一个synchronize办法
public static synchronized void method01() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "method01"); }
public static synchronized void method01() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "method01"); }
接下来咱们循环启动多个线程,如果线程的编号是依照程序执行的,则证实synchronize是偏心锁,如果线程的编号是乱序执行的,则证实synchronize是非偏心锁。
for(int i =1;i<=10;i++){ new Thread(()->{method01();},"t"+i).start(); }
执行后果如下:
咱们能够得出,synchronized也是非偏心锁。
2.可重入锁(递归锁)
可重入锁 递归锁
可重入锁又叫递归锁,指的是同一线程在外层获取锁的时候,在进入内层办法会主动获取锁。是一种不会对其本身进行阻塞的锁,我晓得这么说比拟形象,接下来咱们间隔进行阐明。
咱们先写两个同步办法A和B,其中A调用B,如果锁是不可重入锁,因为线程调用办法A时,曾经获取锁,就没有方法获取办法B的锁了,然而可重入锁的话,线程调用同步办法A,办法A调用同步办法B,此时主动获取锁。
public static synchronized void method01() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "method01"); method02(); } public static synchronized void method02() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "method02"); }
new Thread(()->{method01();},"t1").start();
此时,线程不会造成死锁,而是顺利执行办法A和办法B
接下来,咱们用ReentrantLock来示范一下可重入锁:
//咱们应用这种模板来应用ReentrantLock lock.lock(); try { //这里是办法体 } finally { lock.unlock(); }
咱们新建一个phone对象,应用ReentrantLock,而后再用一个同步办法调用另外一个同步办法
public class Phone implements Runnable { Lock lock = new ReentrantLock(); public void methodA() { lock.lock(); try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "method01"); methodB(); } finally { lock.unlock(); } } public void methodB() { lock.lock(); try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "method02"); } finally { lock.unlock(); } } @Override public void run() { methodA(); }}
Phone phone = new Phone(); new Thread(phone, "t1").start(); new Thread(phone, "t2").start(); new Thread(phone, "t3").start(); new Thread(phone, "t4").start();
运行后果为:
能够看出,是可重入锁,而且并没有死锁。
然而如果此时,咱们批改一下办法会怎么样?
//两个lock public void methodA() { lock.lock(); lock.lock(); try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "method01"); methodB(); } finally { //两个unlock lock.unlock(); lock.unlock(); } }
此时也能失常运行,然而如果加锁lock和解锁unlock的次数不一样,那就没有方法持续运行了,程序会死锁。
3.自旋锁
自旋锁咱们在之前在介绍CAS的时候 JAVA并发编程——CAS概念以及ABA问题 介绍过,他指的是尝试获取锁的线程不会立刻阻塞,而是采纳循环的形式去获取锁,这样的益处是缩小上下文切换的耗费,毛病是会耗费CPU。
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) { int var5; do { var5 = this.getIntVolatile(var1, var2); //在获取到正确的值之前始终循环 } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4)); return var5; }
接下来咱们将用代码来自行模仿一把自旋锁:
首先,咱们须要一个原子援用类:
AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();
因为咱们等等要用到atomicReference的compareAndSet办法,再者对锁进行加锁和解锁的主体是线程,因为是线程获取锁,所以泛型是线程。
接下来定义一个加锁和解锁办法,利用自旋的形式加锁:
public void myLock() { Thread thread = Thread.currentThread(); //先获取以后线程 //1.如果援用类没有线程,则替换 //替换后返回值为true,因为加了取反,导致为false,跳出循环,加锁胜利 //2.如果原子援用类有线程,则返回false //取反后取得true,就能够有始终循环自旋的成果 while (!atomicReference.compareAndSet(null, thread)) { } System.out.println(thread.getName() + " \t get lock!"); } public void unLock() { Thread thread = Thread.currentThread(); atomicReference.compareAndSet(thread, null); System.out.println(thread.getName() + " \t unlock!"); }
接下来咱们新建两个线程运行一下
public static void main(String[] args) { SpinLockDemo spinLockDemo = new SpinLockDemo(); new Thread(() -> { spinLockDemo.myLock();//加锁 try { //五秒钟之类,第二个线程无奈进入 Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } spinLockDemo.unLock();//解锁 }, "t1").start(); new Thread(() -> { spinLockDemo.myLock();//加锁 spinLockDemo.unLock();//解锁 }, "t2").start(); }
运行后果为:
4.读锁写锁
此时咱们引入一个新的概念:读写锁。
从后面几种锁的应用和介绍状况来看,咱们每次只容许一个线程通过,其实效率还是挺多的,从实在的开发业务场景进行剖析,其实很多时候,只有保障写操作的排他性,无需保障读操作的排他性。
接下来咱们来模仿一遍读写锁,模仿一个键值对的缓存,应用读写锁
咱们要用到一个及其重要的类:
//它有一个lock.writeLock().lock()和lock.readLock().lock()//办法,能够保障读操作的共享性和写操作的排他性。ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
咱们来书写一个Map,用来当缓存空间,而后读写锁对该缓存进行操作。
//因为是多线程操作,记得保障它的可见性,必须采纳volatile。private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
接下来就是最重要的读和写操作:
/** * 写操作 原子性 独占性 * * @param key * @param value * @throws InterruptedException */ public void put(String key, Object value) throws InterruptedException { //应用写锁 lock.writeLock().lock(); try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 正在写入" + key); Thread.sleep(1000); map.put(key, value); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 写入实现"); } finally { lock.writeLock().unlock(); } } /** * 共享性,工夫不等 * * @param key * @return * @throws InterruptedException */ public Object get(String key) throws InterruptedException { //应用读锁 lock.readLock().lock(); try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 正在读取" + key); Thread.sleep(1000); Object object = map.get(key); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 读取实现" + "对象为" + object.toString()); return object; } finally { lock.readLock().unlock(); } }
接下来咱们试着运行一下:
public static void main(String[] args) { CacheDemo cacheDemo = new CacheDemo(); //五个线程写,五个线程读,保障读互斥,写共享 for (int i = 0; i < 5; i++) { final int temp = i; new Thread(() -> { try { cacheDemo.put(temp + "", temp + ""); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }, "t1").start(); } for (int i = 0; i < 5; i++) { final int temp = i; new Thread(() -> { try { cacheDemo.get(temp + ""); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }, "t2").start(); } }
从运行后果发现,写操作时,会一个一个线程进行写入,因为应用了sleep办法,会有显著的距离,实现一个再运行下一个,然而读线程因为是共享锁,就会一口气全副执行,依照工夫片轮转法,获取工夫片的线程随便进行读取。
总结:
总1.偏心锁:指多个线程按申请锁的程序来获取锁,相似排队打饭,先来后到。
**2.非偏心锁:指多个线程获取锁的程序并不是依照申请的程序,有可能后申请的线程优先获取锁,在高并发的状况下,可能会造成优先级反转或者饥饿景象(饥饿景象就是线程永远获取不到锁)。
3.可重入锁:可重入锁又叫递归锁,指的是同一线程在外层获取锁的时候,在进入内层办法会主动获取锁。是一种不会对其本身进行阻塞的锁。
4.自旋锁:他指的是尝试获取锁的线程不会立刻阻塞,而是采纳循环的形式去获取锁,这样的益处是缩小上下文切换的耗费,毛病是会耗费CPU。
5.读写锁:保障写操作的排他性,无需保障读操作的排他性,保证系统吞吐量。