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這篇文章給大家分享的是有關(guān)java中各類鎖的機(jī)制是什么的內(nèi)容。小編覺得挺實(shí)用的,因此分享給大家做個(gè)參考,一起跟隨小編過來看看吧。
總結(jié)java常見的鎖
區(qū)分各個(gè)鎖機(jī)制以及如何使用
使用方法 | 鎖名 |
---|---|
考察線程是否要鎖住同步資源 | 樂觀鎖和悲觀鎖 |
鎖住同步資源后,要不要阻塞 | 不阻塞可以使用自旋鎖 |
一個(gè)線程多個(gè)流程獲取同一把鎖 | 可重入鎖 |
多個(gè)線程公用一把鎖 | 讀寫鎖(寫的共享鎖) |
多個(gè)線程競爭要不要排隊(duì) | 公平鎖與非公平鎖 |
悲觀鎖:不能同時(shí)進(jìn)行多人,執(zhí)行的時(shí)候先上鎖。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫里邊就用到了很多這種鎖機(jī)制,比如行鎖,表鎖等,讀鎖,寫鎖等,都是在做操作之前先上鎖
樂觀鎖:通過版本號一致與否,即給數(shù)據(jù)加上版本,同步更新數(shù)據(jù)以及加上版本號。不會上鎖,判斷版本號,可以多人操作,類似生活中的搶票。每次去拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都認(rèn)為別人不會修改,所以不會上鎖,但是在更新的時(shí)候會判斷一下在此期間別人有沒有去更新這個(gè)數(shù)據(jù),可以使用版本號等機(jī)制。樂觀鎖適用于多讀的應(yīng)用類型,這樣可以提高吞吐量。Redis就是利用這種check-and-set機(jī)制實(shí)現(xiàn)事務(wù)的
(樂觀鎖可以使用版本號機(jī)制和CAS算法實(shí)現(xiàn))
通過具體案例演示悲觀鎖和樂觀鎖
在redis框架中
執(zhí)行multi之前,執(zhí)行命令watch
具體格式如下
watch key1 [key2]
具體代碼格式如下
127.0.0.1:6379> flushdb OK 127.0.0.1:6379> set add 100 OK 127.0.0.1:6379> watch add OK 127.0.0.1:6379> multi OK 127.0.0.1:6379(TX)> incrby add 20 QUEUED 127.0.0.1:6379(TX)> exec 1) (integer) 120 127.0.0.1:6379>
flushdb是清空數(shù)據(jù)庫
但如果在另一個(gè)服務(wù)器上,輸入exec,會顯示出錯(cuò)
因?yàn)橛玫氖菢酚^鎖,被修改了之后版本會發(fā)生改變
總的來說:
悲觀鎖:單獨(dú)每個(gè)人完成事情的時(shí)候,執(zhí)行上鎖解鎖。解決并發(fā)中的問題,不支持并發(fā)操作,只能一個(gè)一個(gè)操作,效率低
樂觀鎖:每執(zhí)行一件事情,都會比較數(shù)據(jù)版本號,誰先提交,誰先提交版本號
公平鎖:先來先到
非公平鎖:不是按照順序,可插隊(duì)
公平鎖:效率相對低
非公平鎖:效率高,但是線程容易餓死
通過這個(gè)函數(shù)Lock lock = new ReentrantLock(true);。創(chuàng)建一個(gè)可重入鎖,true 表示公平鎖,false 表示非公平鎖。默認(rèn)非公平鎖
通過查看源碼
帶有參數(shù)的ReentrantLock(true)為公平鎖
ReentrantLock(false)為非公平鎖
主要是調(diào)用NonfairSync()與FairSync()
public ReentrantLock() { 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) { sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync(); }
具體其非公平鎖與公平鎖的源碼
查看公平鎖的源碼
static final class FairSync extends Sync { private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L; /** * Acquires only if reentrant or queue is empty. */ final boolean initialTryLock() { Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); if (c == 0) { if (!hasQueuedThreads() && compareAndSetState(0, 1)) { setExclusiveOwnerThread(current); return true; } } else if (getExclusiveOwnerThread() == current) { if (++c < 0) // overflow throw new Error("Maximum lock count exceeded"); setState(c); return true; } return false; }
通過代碼實(shí)例具體操作
//第一步 創(chuàng)建資源類,定義屬性和和操作方法 class LTicket { //票數(shù)量 private int number = 30; //創(chuàng)建可重入鎖 private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); //賣票方法 public void sale() { //上鎖 lock.lock(); try { //判斷是否有票 if(number > 0) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" :賣出"+(number--)+" 剩余:"+number); } } finally { //解鎖 lock.unlock(); } } } public class LSaleTicket { //第二步 創(chuàng)建多個(gè)線程,調(diào)用資源類的操作方法 //創(chuàng)建三個(gè)線程 public static void main(String[] args) { LTicket ticket = new LTicket(); new Thread(()-> { for (int i = 0; i < 40; i++) { ticket.sale(); } },"AA").start(); new Thread(()-> { for (int i = 0; i < 40; i++) { ticket.sale(); } },"BB").start(); new Thread(()-> { for (int i = 0; i < 40; i++) { ticket.sale(); } },"CC").start(); } }
結(jié)果截圖如下
都是A線程執(zhí)行,而BC線程都沒執(zhí)行到,出現(xiàn)了非公平鎖
具體改變其設(shè)置可以通過可重入鎖中的一個(gè)有參構(gòu)造方法
修改代碼為private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
代碼截圖為
可重入鎖也叫遞歸鎖
而且有了可重入鎖之后,破解第一把之后就可以一直進(jìn)入到內(nèi)層結(jié)構(gòu)
Object o = new Object(); new Thread(()->{ synchronized(o) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 外層"); synchronized (o) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 中層"); synchronized (o) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 內(nèi)層"); } } } },"t1").start();
synchronized (o)代表鎖住當(dāng)前{ }內(nèi)的代碼塊
以上都是synchronized鎖機(jī)制
下面講解lock鎖機(jī)制
public class SyncLockDemo { public synchronized void add() { add(); } public static void main(String[] args) { //Lock演示可重入鎖 Lock lock = new ReentrantLock(); //創(chuàng)建線程 new Thread(()->{ try { //上鎖 lock.lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 外層"); try { //上鎖 lock.lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 內(nèi)層"); }finally { //釋放鎖 lock.unlock(); } }finally { //釋放做 lock.unlock(); } },"t1").start(); //創(chuàng)建新線程 new Thread(()->{ lock.lock(); System.out.println("aaaa"); lock.unlock(); },"aa").start(); } }
在同一把鎖中的嵌套鎖,內(nèi)部嵌套鎖沒解鎖還是可以輸出,但是如果跳出該線程,執(zhí)行另外一個(gè)線程就會造成死鎖
要把握上鎖與解鎖的概念,都要寫上
讀鎖是共享鎖,寫鎖是獨(dú)占鎖
共享鎖的一種具體實(shí)現(xiàn)
讀寫鎖管理一組鎖,一個(gè)是只讀的鎖,一個(gè)是寫鎖。
讀寫鎖:一個(gè)資源可以被多個(gè)讀線程訪問,也可以被一個(gè)寫線程訪問,但不能同時(shí)存在讀寫線程,讀寫互斥,讀讀共享(寫鎖獨(dú)占,讀鎖共享,寫鎖優(yōu)先級高于讀鎖)
讀寫鎖ReentrantReadWriteLock
讀鎖為ReentrantReadWriteLock.ReadLock,readLock()方法
寫鎖為ReentrantReadWriteLock.WriteLock,writeLock()方法
創(chuàng)建讀寫鎖對象private ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
寫鎖 加鎖 rwLock.writeLock().lock();,解鎖為rwLock.writeLock().unlock();
讀鎖 加鎖rwLock.readLock().lock();,解鎖為rwLock.readLock().unlock();
案例分析:
模擬多線程在map中取數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)
完整代碼如下
//資源類 class MyCache { //創(chuàng)建map集合 private volatile Map<String,Object> map = new HashMap<>(); //創(chuàng)建讀寫鎖對象 private ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock(); //放數(shù)據(jù) public void put(String key,Object value) { //添加寫鎖 rwLock.writeLock().lock(); try { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在寫操作"+key); //暫停一會 TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300); //放數(shù)據(jù) map.put(key,value); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 寫完了"+key); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { //釋放寫鎖 rwLock.writeLock().unlock(); } } //取數(shù)據(jù) public Object get(String key) { //添加讀鎖 rwLock.readLock().lock(); Object result = null; try { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在讀取操作"+key); //暫停一會 TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300); result = map.get(key); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 取完了"+key); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { //釋放讀鎖 rwLock.readLock().unlock(); } return result; } } public class ReadWriteLockDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { MyCache myCache = new MyCache(); //創(chuàng)建線程放數(shù)據(jù) for (int i = 1; i <=5; i++) { final int num = i; new Thread(()->{ myCache.put(num+"",num+""); },String.valueOf(i)).start(); } TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300); //創(chuàng)建線程取數(shù)據(jù) for (int i = 1; i <=5; i++) { final int num = i; new Thread(()->{ myCache.get(num+""); },String.valueOf(i)).start(); } } }
5. 互斥鎖
互斥鎖是獨(dú)占鎖的一種常規(guī)實(shí)現(xiàn),是指某一資源同時(shí)只允許一個(gè)訪問者對其進(jìn)行訪問,具有唯一性和排它性
pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//創(chuàng)建互斥鎖并初始化 pthread_mutex_lock(&mutex);//對線程上鎖,此時(shí)其他線程阻塞等待該線程釋放鎖 //要執(zhí)行的代碼段 pthread_mutex_unlock(&mutex);//執(zhí)行完后釋放鎖
查看百度百科的解釋,具體如下 :
它是為實(shí)現(xiàn)保護(hù)共享資源而提出一種鎖機(jī)制。其實(shí),自旋鎖與互斥鎖比較類似,它們都是為了解決對某項(xiàng)資源的互斥使用。無論是互斥鎖,還是自旋鎖,在任何時(shí)刻,最多只能有一個(gè)保持者,也就說,在任何時(shí)刻最多只能有一個(gè)執(zhí)行單元獲得鎖。但是兩者在調(diào)度機(jī)制上略有不同。對于互斥鎖,如果資源已經(jīng)被占用,資源申請者只能進(jìn)入睡眠狀態(tài)。但是自旋鎖不會引起調(diào)用者睡眠,如果自旋鎖已經(jīng)被別的執(zhí)行單元保持,調(diào)用者就一直循環(huán)在那里看是否該自旋鎖的保持者已經(jīng)釋放了鎖,"自旋"一詞就是因此而得名
通俗的來說就是一個(gè)線程在獲取鎖的時(shí)候,如果鎖已經(jīng)被其它線程獲取,那么該線程將循環(huán)等待,然后不斷的判斷鎖是否能夠被成功獲取,直到獲取到鎖才會退出循環(huán)。獲取鎖的線程一直處于活躍狀態(tài),但是并沒有執(zhí)行任何有效的任務(wù)。
其特點(diǎn):
持有鎖時(shí)間等待過長,消耗CPU
無法滿足等待時(shí)間最長的線程優(yōu)先獲取鎖。不公平的鎖就會存在“線程饑餓”問題
自旋鎖不會使線程狀態(tài)發(fā)生切換,處于用戶態(tài)(不會到內(nèi)核態(tài)進(jìn)行線程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換),一直都是活躍,不會使線程進(jìn)入阻塞狀態(tài),減少了不必要的上下文切換,執(zhí)行速度快。
其模擬算法如下
do{ b=1; while(b){ lock(bus); b = test_and_set(&lock); unlock(bus); } //臨界區(qū) //lock = 0; //其余部分 }while(1)
無鎖:沒有對資源進(jìn)行鎖定,所有的線程都能訪問并修改同一個(gè)資源,但同時(shí)只有一個(gè)線程能修改成功
偏向鎖:是指一段同步代碼一直被一個(gè)線程所訪問,那么該線程會自動(dòng)獲取鎖,降低獲取鎖的代價(jià)
輕量級鎖:鎖是偏向鎖的時(shí)候,被另外的線程所訪問,偏向鎖就會升級為輕量級鎖,其他線程會通過自旋的形式嘗試獲取鎖,不會阻塞,從而提高性能
重量級鎖:線程并發(fā)加劇,線程的自旋超過了一定次數(shù),或者一個(gè)線程持有鎖,一個(gè)線程在自旋,還有線程要訪問
感謝各位的閱讀!關(guān)于“java中各類鎖的機(jī)制是什么”這篇文章就分享到這里了,希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助,讓大家可以學(xué)到更多知識,如果覺得文章不錯(cuò),可以把它分享出去讓更多的人看到吧!
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