(六)并发编程之Java中的锁

公平锁和非公平锁

  • 公平锁
    是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁类似排队打饭 先来后到
  • 非公平锁
    是指在多线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序,有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取到锁,在高并发的情况下,有可能造成优先级反转或者饥饿现象

两者的区别:
公平锁/非公平锁
并发包ReentrantLock的创建可以指定构造函数的boolean类型来得到公平锁或者非公平锁 默认是非公平锁

注:

  • Java ReentrantLock而言,
    通过构造哈数指定该锁是否是公平锁 默认是非公平锁 非公平锁的优点在于吞吐量必公平锁大。

  • 对于synchronized而言 也是一种非公平锁。

可重入锁(又名递归锁)


在JAVA环境下 ReentrantLocksynchronized 都是 可重入锁,可重入锁最大的作用就是避免死锁。

自旋锁

独占锁(写)/共享锁(读)/互斥锁

读写锁

相比Java中的锁(Locks in Java)里Lock实现,读写锁更复杂一些。假设你的程序中涉及到对一些共享资源的读和写操作,且写操作没有读操作那么频繁。在没有写操作的时候,两个线程同时读一个资源没有任何问题,所以应该允许多个线程能在同时读取共享资源。但是如果有一个线程想去写这些共享资源,就不应该再有其它线程对该资源进行读或写(译者注:也就是说:读-读能共存,读-写不能共存,写-写不能共存)。这就需要一个读/写锁来解决这个问题。Java5在java.util.concurrent包中已经包含了读写锁。尽管如此,我们还是应该了解其实现背后的原理。
下面是读写锁使用的例子:

package com.bestqiang.thread.Lock;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

/** * 资源类 */
class MyCaChe {
    /** * 保证可见性 */
    private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    private ReentrantReadWriteLock reentrantReadWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();

    /** * 写 * * @param key * @param value */
    public void put(String key, Object value) {
        reentrantReadWriteLock.writeLock().lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t正在写入" + key);
            //模拟网络延时
            try {
                TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            map.put(key, value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t正在完成");
        } finally {
            reentrantReadWriteLock.writeLock().unlock();
        }
    }

    /** * 读 * * @param key */
    public void get(String key) {
        reentrantReadWriteLock.readLock().lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t正在读取");
            //模拟网络延时
            try {
                TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            Object result = map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t正在完成" + result);
        } finally {
            reentrantReadWriteLock.readLock().unlock();
        }
    }

    public void clearCaChe() {
        map.clear();
    }

}

/** * Description: * 多个线程同时操作 一个资源类没有任何问题 所以为了满足并发量 * 读取共享资源应该可以同时进行 * 但是 * 如果有一个线程想去写共享资源来 就不应该有其他线程可以对资源进行读或写 * <p> * 小总结: * 读 读能共存 * 读 写不能共存 * 写 写不能共存 * 写操作 原子+独占 整个过程必须是一个完成的统一整体 中间不允许被分割 被打断 **/
public class ReadWriteLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyCaChe myCaChe = new MyCaChe();
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            final int temp = i;
            new Thread(() -> {
                myCaChe.put(temp + "", temp);
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            int finalI = i;
            new Thread(() -> {
                myCaChe.get(finalI + "");
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

悲观锁、乐观锁

  • 乐观锁:
    总是认为不会产生并发问题,每次去取数据的时候总认为不会有其他线程对数据进行修改,因此不会上锁,但是在更新时会判断其他线程在这之前有没有对数据进行修改,一般会使用版本号机制或CAS操作实现。
  1. version方式:一般是在数据表中加上一个数据版本号version字段,表示数据被修改的次数,当数据被修改时,version值会加一。当线程A要更新数据值时,在读取数据的同时也会读取version值,在提交更新时,若刚才读取到的version值为当前数据库中的version值相等时才更新,否则重试更新操作,直到更新成功。
    核心SQL语句
    update table set x=x+1, version=version+1 where id=#{id} and version=#{version};

  2. CAS操作方式:即compare and swap 或者 compare and set,涉及到三个操作数,数据所在的内存值,预期值,新值。当需要更新时,判断当前内存值与之前取到的值是否相等,若相等,则用新值更新,若失败则重试,一般情况下是一个自旋操作,即不断的重试。

  • 悲观锁
    总是假设最坏的情况,每次取数据时都认为其他线程会修改,所以都会加锁(读锁、写锁、行锁等),当其他线程想要访问数据时,都需要阻塞挂起。可以依靠数据库实现,如行锁、读锁和写锁等,都是在操作之前加锁,在Java中,synchronized的思想也是悲观锁。

分布式锁

如果想在不同的jvm中保证数据同步,使用分布式锁技术。
有数据库实现、缓存实现、Zookeeper分布式锁

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