并发编程3 锁

java锁

　　1.乐观锁

　　乐观锁是一种思想，认为读多写少，遇到并发修改的可能性低。每次修改数据之前都认为别人不会修改所以不用上锁，但是在修改值后会比较修改前和修改后的版本号。如果版本号一致则认为更新有效，如果版本号发生了改变则认为更新无效。java中的乐观锁基本都是通过CAS操作实现的。CAS是一种原子操作。

　　2.悲观锁

　　悲观锁恰恰与乐观锁相反，认为读少写多，遇到并发修改的可能性高。每次读写数据前线对数据上锁，这样别人就不能对数据进行操作指导自己完成修改后释放锁。java中的悲观锁通过Synchronized实现。AQS框架下会先尝试乐观锁更新，乐观锁失败后会转为悲观锁。

　　3.自旋锁

　　4.synchronized同步锁

　　synchronized的作用范围：

　　　　1.作用于非静态方法时，锁住的是对象的实例（this）.

　　　　2.作用于静态方法时，锁住的是Class实例。因为Class相关数据存储在永久代/元空间（metaspace），是全局共享的。所以此时是一个全局锁。

　　　　3.synchronized锁住对象实例时，锁住了所有的以该对象为锁的代码块。同理sunchronized锁住的是Class实例时锁住的也是所有以Class实例为锁的代码块。

　　synchronized核心组件：

　　　　1. Wait Set： 那些调用wait方法的被阻塞的线程放在这里。

　　　　2.Contention List：竞争队列，所有请求所的线程首先被放在这个竞争队列中。　　

　　　　3.Entry List：Contention List中有资格成为候选资源的线程被移动到Entry List中。

　　　　4.OnDeck：任意时刻，最多只有一个线程正在竞争锁资源，该线程被称为OnDeck。

　　　　5. Owner：当前已经获取到锁资源的线程称为Owner。

　　　　6.!Owner：当前释放锁的线程。

　　synchronized实现：

　　　　

 

　　　　1.JVM每次从队列的尾部取出一个数据用于竞争锁的候选者（OnDeck）,但是在并发情况下，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。

　　　　2.Owner线程在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（一般就是第一个进入进入集合的线程）。

　　　　3.Owner线程并不直接把锁传递给OnDeck线程，而是吧锁竞争的权利交给OnDeck，OnDeck需要重新竞争锁。这样虽然牺牲了一些公平性，但是可以极大的提升系统的吞吐量，在JVM中，也把这种选择行为称为“竞争切换”。

　　　　4.OnDeck线程在获取到锁后称为新的Owner，而没有获取到资源的线程任然留在EntryList中。如果Owner被wait阻塞则转移到WaitSet队列中，直到某个时刻被notify或者notifyAll唤醒会重新进入到EntryList中等待称为OnDeck。

　　　　5.处理ContentionList、EntryList、WaitSet中的线程都处于阻塞状态，该阻塞是由操作系统来完成的。

　　　　6.synchronized是非公平锁。synchronized在线程进入ContentionList时，等待的线程会先尝试自选获取锁，如果自选没有获取到锁则进入ContentionList。这明显对已经进入队列的线程是不公平的，还有一个不公平的事情就是自选获取锁的时候还有可能直接抢占OnDeck线程的锁资源。

　　　　7.每个对象都有个monitor对象，加锁就是在竞争monitor对象。代码块加锁是在前后分别加上monitorenter和monitorexit指令来实现的，方法加锁是通过一个标记为来判断的。

　　　　8.synchronized是一个重量级操作，需要调用操作系统相关接口，性能是低效的，有可能给线程加锁消耗的时间比有效的操作的时间更长。

　　　　9.java1.6对synchronized进行了很多的优化，有适应自旋、锁消除、锁粗化、轻量级锁向偏向锁等，效率有了本质上的提高。在java1.7/1.8中都对该关键字的实现机制做了优化，引入了偏向锁和轻量级锁。都是在对象的头中有标记位置。不需要经过操作系统加锁。

　　　　10锁可从偏向锁升级到轻量级锁再升级到重量级锁。这种升级的过程叫做锁膨胀。

　　　　11.jdk1.6中默认开启偏向锁和轻量级锁，可以通过-XX:UseBiasedLocking来禁用偏向锁。

　　ReentrantLock实现：

　　　　

public class ReentrantLockTest
{
    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    public static void main(String[] args) {
        lock.lock();
        System.out.println("========");
        lock.unlock();
    }
}

　　Condition类和Object类锁方法的区别：

　　　　1.Condition.await和Object对象的wait方法等效。

　　　　2.Condition.signal方法和Object对象的notify方法等效。

　　　　3.Condition.signalAll方法和Object对象的notifyAll方法等效。

　　　　4.ReentrantLock类可以唤醒指定条件的线程，而Object对象的唤醒是随机的。

　　tryLock和lock和lockInterruptibly的区别：

　　　　1.tryLock能获得锁就返回true，不能返回就立即返回false，tryLock（long timeout,TimeUnit unit）可以增加时间限制,如果超过该时间段还没有获得锁，返回false。

　　　　2.lock能获得锁就返回true，不能的话阻塞等待

　　　　3.lock和lockInterruptibly，如果两个想成分别执行这两个方法，但此时中断这两个线程，lock不会跑出异常，而lockInterruptibly会抛出异常。