DIY主题讨论8：锁

冷不防 2022-01-22 21:05 253阅读 0赞

# 【DIY主题讨论8：锁】 #

1）锁有哪些，分别用来干嘛？

> 锁来源于数据同时被多客户端修改，五花八门的锁其实就是在特定的场景下给出优化解决方案，解决问题的同时也引入了新的问题。

1.  乐观锁与悲观锁  
    乐观锁与区别悲观锁的是加锁心态，悲观锁认为自己使用数据时总会有其他线程修改数据，因此悲观锁采取同步措施，对资源加锁，同一时间只有一个客户端（java里指线程，数据库指连接）可以操作数据，synchronized关键字和Lock的实现类都是悲观锁，数据库事务中的锁也是悲观锁。乐观锁认为自己在使用数据时不会有别的客户端修改数据，所以采取无锁策略，当发生异常（有其他客户端修改数据），则执行配套措施。最为典型的就是CAS（Compare And Swap比较与交换）机制，Java中的CAS充分利用了Java的内存模型特点，线程拥有自己的数据备份，则线程修改自己的数据备份，最后与主线程数据进行比对，如果没有发生变化则更新进去，如果发生变化则重新执行操作。Mysql数据库没有提供乐观锁机制，需要业务或者框架手动实现，同样运用CAS机制，为表中增加version字段，当version发生变化时则需要重复执行。

*  悲观锁适合写操作多的场景，先加锁可以保证写操作时数据正确。
 *  乐观锁适合读操作多的场景，不加锁的特点能够使其读操作的性能大幅提升。

1.  无锁容器，无锁设计核心思路是使对容器的修改可以与读操作同时发生，读者只能看到修改完成的结果。CopyOnWrite模式，修改时先在原数据基础上创建副本，修改副本，修改完成后一个原子操作将副本替换原数据，无锁可以确保读读无锁，读少写的场景下效果会比较好，而并发多写则会带来大量的性能开销，例子：CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet。CAS发生虎不敢再要重复执行，对于每一次执行开销很大的场景，CAS就不适用了，但是CopyOnWrite模式可以解决这个问题。CAS是以CPU计算代价换取时间性能，而CopyOnWrite则是以空间换取时间性能。
2.  自旋锁：无锁——偏向锁——轻量级锁——重量级锁  
    可想而知，当多写时，如果使用CAS机制，那么每次更新很可能就会因为变化重复执行操作，这样显然会大大影响性能。自旋锁可以理解为一种自适应的多级锁，分为四个等级，无线程访问是处于无锁状态，当有一个线程访问时则进入偏向锁（对偏向锁我的理解是偏向锁记录了执行锁的线程，时间片切换后线程获取锁的状态存在可以直接执行）状态，当再有一个线程过来时就发生了竞争，这时就会升级为轻量级锁（CAS），进行有限次数的尝试，如果一直尝试失败，则进入重量级锁，同步单线程执行。
3.  公平锁与非公平锁  
    公平锁就是先来后到，先到先服务；非公平锁则允许插队，每次需要进行抢占。公平锁的优点是等待锁的线程不会饿死。缺点是整体吞吐效率相对非公平锁要低，等待队列中除第一个线程以外的所有线程都会阻塞，CPU唤醒阻塞线程的开销比非公平锁大。非公平锁的优点是可以减少唤起线程的开销，整体的吞吐效率高，因为线程（来得早不如来得巧）有几率不阻塞直接获得锁，CPU不必唤醒所有线程。缺点是处于等待队列中的线程可能会饿死，或者等很久才会获得锁。
4.  可重入锁与不可重入锁  
    可重入锁是同一线程在外层方法获取到锁后，进入内层方法如果是需要同一把锁，则不需要重新获得。不可重入锁则是即使在外层获得锁后，进入内部仍要获取锁，很容易产生死锁
5.  共享锁与排他锁  
    共享锁是指该锁可被多个线程所持有，排他锁指该锁只能自己使用。
6.  分段锁  
    将大的数据（集合）拆成多段，分段加锁，则操作不同的段就可以同时进行了，这是ConCurrentHashMap早期优化的一种方式。
7.  闭锁  
    闭锁是一种同步工具类，可以延迟线程的进度直到其到达终止状态。闭锁的作用相当于一扇门：在闭锁到达结束状态之前，这扇门一直是关闭的，并且没有任何线程能通过，当到达结束状态时，这扇门会打开允许所有的线程通过。当闭锁到达结束状态后，将不会再改变状态，因此这扇门将永远保持打开状态。CountDownLatch是个典型的闭锁。
8.  死锁  
    锁的一种状态，发生必须满足四个条件：资源互斥，请求获取资源并保持不放，没有外界强行剥夺资源，形成循环等待条件。避免死锁，确保一致加锁顺序，引入超时机制，超时剥夺锁。
9.  活锁  
    活锁也是锁的一种状态，这种状态下，不会阻塞线程，但也不能继续执行，因为线程将不断重复执行相同的操作，而且总会失败。解决办法是限定执行次数，强行停止。  
    2）经典的锁ReentrantLock有哪三行的代码非常变态，找出来，谈谈如何改进。  
    第131~133行

int c = getState();
        if (c == 0) {
             if (compareAndSetState(0, acquires)) {

有两个问题，第一个是c遍历很难一眼看出c的含义，第二个getState单纯看名称也很难联想到其含义。  
其实state是在父类AbstractQueuedSynchronizer中维护的一个同步状态，用来计数重入次数，state初始值为0，那么c的含义也是重入次数。个人觉得state改为threadNum更易于理解。