java并发编程的艺术（五）——五花八门的锁

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2023-07-04 14:23 8阅读 0赞

多线程编程的很多实现是依靠锁完成的。

锁在操作系统层面通过test and set 或者 compare and set等汇编指令实现的

Java通过一些native的compareAndSet方法（每次看到native就蠢蠢欲动要去看native背后又是什么东西…）

可以说Java所有的锁以及Java.util.concurrent包都是基于compareAndSet方法的各式组合构建出来的。接下来就是对于Java中锁的一些功能进行总结。

1.  轻量与重量级锁

偏向锁：偏向于第一个访问锁的线程，因为该线程很有可能下次继续获取锁

轻量级锁：由偏向锁升级得到，当有多个线程访问锁的时候，偏向锁将会升级成普通的轻量级锁

重量级锁：直接将内存总线锁住的，比如synchronized关键字等

1.  公平与非公平锁

公平锁：线程按照先来后到的顺序排队进行运行。

按照先来后到的顺序，每次都只有一个线程执行，其他线程必须等待，效率比较低

非公平锁：线程通过不断竞争，谁抢到锁谁就运行。

可能会造成“饥饿”问题，有些线程一直抢夺不到锁那就会处于始终运行不到的状态

1.  重入与不可重入锁

可重入锁：一个线程可以多次获得的锁（A获取锁之后，在A未被释放的情况下B也可以获取锁）

不可重入锁：A获取到锁后B必须等A释放锁才能进一步获取锁

1.  死锁与活锁

死锁：两个线程互相控制着彼此的资源，A需要获得B的结果才能继续进行，而B需要获得A的结果才能继续进行

活锁：两个线程都不抢夺资源，导致两个线程始终处于不使用资源的情况。

1.  悲观与乐观锁

悲观锁：对于线程的正确运行持“悲观”态度，只要有对线程的操作，都进行上锁操作从而确保线程安全。

线程的安全被确保了，但是效率降低了。

乐观锁：

对线程的运行保持“乐观”态度，即默认线程不会对数据进行修改操作，而是通过CAS或者版本号等方式去判断之前有没有人修改数据，若发现了修改且修改有效后再更新拿到的旧值。

1.  读写锁

定义：把对共享资源的访问划分为读与写，多读者不存在矛盾，而写锁必须与其他互斥，即只能有一个线程去进行写。

共享锁：又可以被称作“读锁”，只支持对数据的读取操作但不支持修改操作。

排他锁：又被称为“写锁”，支持对于数据的读取和修改操作，拥有排他锁的线程不允许其他线程读取和修改。

1.  其他

自旋锁：如果一个线程占用锁的时间比较短，那么其它的线程不需要内核态和用户态切换进入阻塞状态，而是通过无限循环反复检查锁变量是否可用（所谓的稍微等一等），直到获取到锁。

互斥锁：一次最多只能有一个线程持有这把锁。

分段锁：concurrentHashMap中使用到segment，通过把要存放的数据分成一段一段，每一段都给一个锁，确保该段数据的线程安全。

闭锁：countDownLatch, 可以用来确保一个线程等到其他线程完成后开始执行。就像一扇门，等所有的人都到齐了再打开让所有人一起进去。

信号量：n条线程访问m个资源(m<n)统一时刻只允许m条线程访问资源。

同步屏障：线程阻塞在屏障处，等所有线程都到了屏障的位置之后，屏障再打开让所有线程都开始运行。

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