【【Java】】synchronized同步锁详解同步锁详解
文章目录文章目录1. Java锁的种类1.1 乐观锁1.2 悲观锁1.3 自旋锁1.4 其他种类锁…2. synchronized同步锁(悲观锁)2.1
synchronized 作用范围2.2 synchronized 核心组件2.3 synchronized 实现
1. Java锁的种类锁的种类
1.1 乐观锁乐观锁
乐观锁是一种乐观思想,即认为读多写少,遇到并发写的可能性低读多写少,遇到并发写的可能性低。
每次去拿数据的时候都认为别人不会修改,所以不会上锁,但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数
据,采取在写时先读出,然后加锁操作(比较跟上一次的修改版本,如果一样则更新),如果失败则要重复读-比较-写的操
作。
Java 中的乐观锁基本都是通过 CAS 操作实现的,CAS 是一种更新的原子操作是一种更新的原子操作,比较当前值跟传入值是否一样,一样则更
新,否则失败。
1.2 悲观锁悲观锁
悲观锁是就是悲观思想,即认为写多,遇到并发写的可能性高写多,遇到并发写的可能性高。
每次去拿数据的时候都认为别人会修改,所以每次在读写数据的时候都会上锁,这样别人想读写这个数据就会 block 直到拿到
锁。
Java中的悲观锁就是中的悲观锁就是synchronized同步锁同步锁。AQS框架下的锁则是先尝试cas乐观锁去获取锁,获取不到,才会转换为悲观
锁,如 RetreenLock。
1.3 自旋锁自旋锁
自旋锁原理非常简单,如果持有锁的线程能在很短时间内释放锁资源,那么那些等待竞争锁的线程就不需要做内核态和用户态如果持有锁的线程能在很短时间内释放锁资源,那么那些等待竞争锁的线程就不需要做内核态和用户态
之间的切换进入阻塞挂起状态,它们只需要等一等(自旋),等持有锁的线程释放锁后即可立即获取锁,这样就避免用户线程之间的切换进入阻塞挂起状态,它们只需要等一等(自旋),等持有锁的线程释放锁后即可立即获取锁,这样就避免用户线程
和内核的切换的消耗和内核的切换的消耗。
线程自旋是需要消耗 cup 的,说白了就是让 cup 在做无用功,如果一直获取不到锁,那线程也不能一直占用 cup 自旋做无用
功,所以需要设定一个自旋等待的最大时间。
如果持有锁的线程执行的时间超过自旋等待的最大时间扔没有释放锁,就会导致其它争用锁的线程在最大等待时间内还是获取
不到锁,这时争用线程会停止自旋进入阻塞状态。
1.4 其他种类锁其他种类锁…
可重入锁(递归锁)、公平锁与非公平锁、读写锁、共享锁与独占锁、重量级锁(Mutex Lock)、轻量级锁、偏向锁、分段锁等
等…
不做赘述,知其名,自寻其意。
2. synchronized同步锁(悲观锁)同步锁(悲观锁)
synchronized 它可以把任意一个非 NULL 的对象当作锁。他属于独占式的悲观锁,同时属于可重入锁。
2.1 synchronized 作用范围作用范围
作用于方法方法时,锁住的是对象的实例对象的实例(this);
作用于静态方法静态方法时,锁住的是Class实例实例,又因为Class的相关数据存储在永久带PermGen(jdk1.8 则是 metaspace),永久
带是全局共享全局共享的,因此静态方法锁相当于类的一个全局锁,会锁所有调用该方法的线程全局锁,会锁所有调用该方法的线程;
作用于对象实例对象实例时,锁住的是所有以该对象为锁的代码块所有以该对象为锁的代码块。它有多个队列,当多个线程一起访问某个对象监视器的时候,对象
监视器会将这些线程存储在不同的容器中。
2.2 synchronized 核心组件核心组件
Synchronized 核心组件
Wait Set:那些调用 wait 方法被阻塞的线程被阻塞的线程被放置在这里;
Contention List:竞争队列,所有请求锁的线程所有请求锁的线程首先被放在这个竞争队列中;
Entry List:Contention List 中那些有资格成为候选资源的线程候选资源的线程被移动到 Entry List 中;
OnDeck:任意时刻,最多只有一个线程正在竞争锁资源正在竞争锁资源,该线程被成为 OnDeck;
Owner:当前已经获取到锁资源的线程已经获取到锁资源的线程被称为 Owner;
!Owner:当前释放锁的线程释放锁的线程。
2.3 synchronized 实现实现
JVM 每次从队列的尾部取出一个数据用于锁竞争候选者(OnDeck),但是并发情况下,ContentionList 会被大量的并发线程
进行 CAS 访问,为了降低对尾部元素的竞争,JVM 会将一部分线程移动到 EntryList 中作为候选竞争线程。
Owner 线程会在 unlock 时,将 ContentionList 中的部分线程迁移到 EntryList 中,并指定EntryList 中的某个线程为 OnDeck
线程(一般是最先进去的那个线程)。
Owner 线程并不直接把锁传递给 OnDeck 线程,而是把锁竞争的权利交给 OnDeck,OnDeck 需要重新竞争锁。这样虽然牺
牲了一些公平性,但是能极大的提升系统的吞吐量,在JVM 中,也把这种选择行为称之为“竞争切换”。
OnDeck 线程获取到锁资源后会变为 Owner 线程,而没有得到锁资源的仍然停留在 EntryList中。如果 Owner 线程被 wait 方
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