java線程同步

endless_road 發(fā)布于2019-08-14 18:08 / 2359人閱讀

摘要：只有首先獲得鎖的任務(wù)線程才能繼續(xù)獲取該對象上的多個鎖。會進(jìn)一步對時失敗的那些線程進(jìn)行阻塞操作調(diào)用操作系統(tǒng)的信號量此段來摘自別處。提供了多樣化的同步，比如有時間限制的同步，可以被的同步的同步是不能的等。

各種方法

1?synchronized方法。

public synchronized void save(){}

2?synchronized代碼塊。

synchronized(object){ 
}

3?使用重入鎖（ReenreantLock）

public void save(int money) {
    lock.lock();
    try {
        account += money;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

4?使用阻塞隊列，同步Map（LinkedBlockingQueue，ConcurrentHashMap等）

5?使用原子變量（AtomicInteger等）

各種原理

獨占鎖：是一種悲觀鎖，會導(dǎo)致其它所有需要鎖的線程掛起，等待持有鎖的線程釋放鎖。
樂觀鎖：每次不加鎖，假設(shè)沒有沖突就去完成某項操作，如果因為沖突失敗就重試，直到成功為止。

CAS：Compare and Swap，典型的樂觀鎖，使用Cpu的lock cmpxchg指令進(jìn)行操作。CAS的底層類為Unsafe，Unsafe通過調(diào)用JNI(Java Native Interface)代碼，在C語言的compareAndSwapInt函數(shù)中嵌入?yún)R編指令進(jìn)行實現(xiàn)，做到了處理器級別的同步。java.util.concurrent包的所有類都基于CAS。

注：volatile保證可見性。參見https://segmentfault.com/a/11...

CAS也有幾個缺點：

1?ABA問題，由AtomicStampedReference來解決，即給數(shù)據(jù)加版本信息。
2?循環(huán)時間長開銷大。
3?只能保證一個共享變量的原子操作，由AtomicReference來解決，即將多個基本變量整合為一個對象。

總結(jié)：

synchronized：
所有對象都自動含有單一的鎖，JVM負(fù)責(zé)跟蹤對象被加鎖的次數(shù)。如果一個對象被解鎖，其計數(shù)變?yōu)?。在任務(wù)（線程）第一次給對象加鎖的時候，計數(shù)變?yōu)?。每當(dāng)這個相同的任務(wù)（線程）在此對象上獲得鎖時，計數(shù)會遞增。只有首先獲得鎖的任務(wù)（線程）才能繼續(xù)獲取該對象上的多個鎖。每當(dāng)任務(wù)離開時，計數(shù)遞減，當(dāng)計數(shù)為0的時候，鎖被完全釋放。synchronized就是基于這個原理，同時synchronized靠某個對象的單一鎖技術(shù)的次數(shù)來判斷是否被鎖，所以無需（也不能）人工干預(yù)鎖的獲取和釋放。
實際上synchronized作用于方法時，鎖住的是“this”，作用于靜態(tài)方法/屬性時，鎖住的是存在于永久帶的CLASS，相當(dāng)于這個CLASS的全局鎖，鎖作用于一般對象時，鎖住的是對應(yīng)代碼塊。在HotSpot中JVM實現(xiàn)中，鎖有個專門的名字：對象監(jiān)視器。
jdk1.6之前，synchronized是通過對象內(nèi)部的一個叫做監(jiān)視器鎖（monitor）來實現(xiàn)的。但是監(jiān)視器鎖本質(zhì)又是依賴于底層的操作系統(tǒng)的Mutex Lock來實現(xiàn)的。而操作系統(tǒng)實現(xiàn)線程之間的切換這就需要從用戶態(tài)轉(zhuǎn)換到核心態(tài)，這個成本非常高，狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換需要相對比較長的時間，這就是為什么Synchronized效率低的原因。然而，1.6之后，synchronized已經(jīng)被做了CAS的優(yōu)化：具體是這樣的，當(dāng)執(zhí)行到synchronized代碼塊時，先對對象頭的鎖標(biāo)志位用lock cmpxchg的方式設(shè)置成“鎖住“狀態(tài)，釋放鎖時，在用lock cmpxchg的方式修改對象頭的鎖標(biāo)志位為”釋放“狀態(tài)，寫操作都立刻寫回主內(nèi)存。JVM會進(jìn)一步對synchronized時CAS失敗的那些線程進(jìn)行阻塞操作(調(diào)用操作系統(tǒng)的信號量)(此段來摘自別處)。也就是先CAS操作，不行的話繼而阻塞線程。

ReentrantLock:
Lock不同于synchronized面向?qū)ο?，它基于棧中的框架而不是某個具體對象，所以Lock只需要在棧里設(shè)置鎖的開始和結(jié)束（lock和unlock）的地方就行了（人工必須標(biāo)明），不用關(guān)心框架大小對象的變化等等。這么做的好處是Lock能提供無條件的、可輪詢的、定時的、可中斷的鎖獲取操作，相對于synchronized來說，synchronized的鎖的獲取是釋放必須在一個模塊里，獲取和釋放的順序必須相反，而Lock則可以在不同范圍內(nèi)獲取釋放，并且順序無關(guān)。
ReentrantLock提供了多樣化的同步，比如有時間限制的同步，可以被Interrupt的同步（synchronized的同步是不能Interrupt的）等。lock是通過代碼實現(xiàn)的，要保證鎖一定會被釋放，就必須將unlock()放到finally{}中。

最后，Atomic無疑是最快的，其次是ConcurrentHashMap等。在較高的并發(fā)下，幾種方法性能差不多，而在較低并發(fā)下，區(qū)別就顯現(xiàn)出來了，其中synchronized比Lock來的快，基本是兩倍的關(guān)系。