关于Java线程的锁
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关于Java线程的锁

2017-08-13

想到锁,脑袋里第一个出现的词汇是 synchronized(同步的)。但了解的其实不是很深,最近看到两篇不错的文章,然后翻了下书。决定仔细整理一下。

锁算是Java里面比较高级的东西了,同时也是最常用的一个点。必须要搞清楚。

synchronized

翻译过来就是同步的,所谓同步,意思就是说被它修饰的方法或者代码块,一次只能被一个线程访问。

现实中的应用场景的话,火车买票、银行取钱,这些都是同步操作的。

实现这个锁的功能一般需要用到synchronized这个关键字,当然锁也不只有它一个可以实现。

两种用法:

  • 放在方法名前面,形成同步方法
  • 放在代码块前面,形成同步代码块

静态:锁定的是类

非静态:锁定的是对象

有一点要注意:对于synchronized方法或者synchronized代码块,当出现异常时,JVM会自动释放当前线程占用的锁,因此不会由于异常导致出现死锁现象。


lock

java.util.concurrent.locks

Lock是并发包里面的一个接口,并不像synchronized那样是Java内置的关键字。

需要显示的指定起始位置和终止位置。一般使用 ReentrantLock 类作为锁。多个线程中必须要使用一个 ReentrantLock 类作为对象才能保证锁的生效。且在加锁和解锁处需要通过lock()和unlock()显示的指出。

而且,当出现异常的时候它不会像synchronized那样自动释放锁。所以很容易出现死锁,所以.. 需要在finally块中写 unlock()以防止出现死锁。


volatile

翻译成中文是:易变的,不稳定的。

也是Java的一个关键字。

一旦一个共享变量被volatile修饰之后,那么就有了两层语义:

  • 保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性,即一个线程修改了每个变量的值,这新值对其它线程来说是立即可见的。
  • 禁止进行指令重排序.. 这个不是很懂

保证了,原子性(和数据库的事务一样)、可见性(一个线程改了,其它线程都看得到) 和 有序性(即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行)

… 那它具体是怎么做到保证可见性和禁止指令重排序呢?

在《深入理解Java虚拟机》(没错,就是那本和我有故事的书)里面说到:

“观察加入volatile关键字和没有加入volatile关键字时所生成的汇编代码发现,加入volatile关键字时,会多出一个lock前缀指令

那个Lock前缀指令实际上相当于一个内存屏障(也叫内存栅栏),它提供了三个功能。

  • 它确保指令重排序时不会把其后面的指令排到内存屏障之前的位置,也不会把前面的排到后面。
  • 它会强制将对缓存的修改操作写入内存
  • 如果是写操作,它会导致其他CPU中对应的缓存行无效。


synchronized和Lock的区别

  • 前者是关键字,后者是接口
  • 当出现异常的时候,前者自动释放锁,后者不会
  • 使用前者时,等待的线程会一直等待下去,不能够响应中断。而后者可以让等待锁的线程响应中断
  • 通过Lock可以知道有没有成功获取锁,但synchronized却无法办到
  • Lock可以提高多线程进行读操作的 效率


关于那些乱七八糟的锁:

可重入锁

如果锁具有可重入性,那么就能称为可重入锁。

哪些锁是可重入锁呢?像synchronized和ReentrantLock都是可重入锁。

可重入性是啥?其实只是锁的分配机制的问题,基于线程的分配,而不是基于方法调用的分配。

详细一点的话就是,当锁里面套着锁的时候,可重入,不需要再申请。

举个简单的例子,当一个线程执行到某个synchronized方法时,比如说method1,而在method1中会调用另外一个synchronized方法method2,此时线程不必重新去申请锁,而是可以直接执行方法method2。


可中断锁

就是可以响应中断的锁。

Lock是可以中断的锁,而synchronized不是。

如果某一线程A正在执行锁中的代码,另一线程B正在等待获取该锁,可能由于等待时间过长,线程B不想等待了,想先处理其他事情,我们可以让它中断自己或者在别的线程中中断它,这种就是可中断锁。


公平锁

看名字就知道是啥了吧.. 主要卖点在于“公平”。

尽量以请求锁的顺序来获取锁,这就是公平锁。不允许有插队这类的情况。

比如同是有多个线程在等待一个锁,当这个锁被释放时,等待时间最久的线程(最先请求的线程)会获得该所,这种就是公平锁。


非公平锁

跟上面那东西相反。

即,无法保证锁的获取是按照请求锁的顺序来进行的。这样就可能导致某个或者某些线程永远获取不到锁。

那有哪些是非公平锁呢?

synchronized就是最典型的一个,它无法保证等待的线程获取锁的顺序。

而Lock里面的ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock,它默认情况下是非公平锁,但是可以设置为公平锁。


参考资料

1、synchronized、Lock、volatile 差异分析

2、深入研究 Java Synchronize 和 Lock 的区别与用法

3、 java 同步锁(synchronized)


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