悲观锁、乐观锁

  • 悲观锁

    • 假设在修改数据时，同时有另外的线程修改数据
    • 处理之前加锁，数据操作完成后释放锁

  • 乐观锁

    • 假设在修改数据时，不会有其它的线程修改数据

    • 处理不加锁，同步数据时若数据已经被另外线程修改，则做失败或者重试处理

自旋锁
  • 若阻塞线程唤醒线程的开销大，可将线程进行循环等待
  • 实际是牺牲CPU(处理器时间)，换取线程切换的开销

问题：若一直无法抢占到运行条件，会一直自旋；解决方法控制自旋次数

公平锁、非公平锁
  • 公平锁：线程按照申请锁的顺序存在队列中，只有队列第一个线程能获得锁，其它线程都是阻塞
  • 非公平锁：线程也是按照申请锁的顺序存在队列中，但是刚来的线程若碰到正好有锁可用则能直接插列获得锁，正所谓来得早不如来得巧

公平锁：缺点是阻塞和唤醒线程开销无法避免，非公平锁对与来得巧的线程则无该开销

非公平锁：缺点是有些线程可能一直获取不到锁，或者等待到锁的时间很长

可重入锁、不可重入锁
  • 可重入锁：同一个线程在外层方法获取锁的时候，调用该线程的内层方法会自动获取锁，避免出现死锁情况，在分布式锁中是会用一个字段来记录加锁的层数
  • 不可重入锁：与可重入锁相反，同一个线程在外层方法获取锁的时候，调用该线程的内层方法不会获取到该锁

注：不可重入锁缺点：由外层方法获取锁的时候，若在该线程中有调用自己本线程方法的时候由于本线程未释放，则无法调用本线程方法，导致本线程无法释放，形成死锁

独享锁、共享锁
  • 独享锁：获取到锁后，本线程独享读写
  • 共享锁：获取到锁后，本线程读写，其它线程读
锁的状态

无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁

锁只能升级不能降级，方向为 无锁–>偏向锁–>轻量级锁–>重量级锁

  • 无锁–>偏向锁 当同步代码一直被一个线程占用，无锁就会转为偏向锁
  • 偏向锁–>轻量级锁 当有另外的一个线程加入进来，偏向锁会转为轻量级锁，该加入的线程会已自旋的方式进行循环等待
  • 轻量级锁–>重量级锁 当又有一个线程或多个线程加入进来，轻量级锁会转为重量级锁，等待锁的线程会转为阻塞状态

操作系统的调用分为内核态和用户态

  • 无锁、偏向锁、轻量级锁是在用户态运行的

  • 重量级锁是在内核态运行的

偏向锁：减少对象下一次访问线程时再次获取锁过程

轻量级锁：当对象的获取有竞争时，线程都会以CAS自旋方式去抢占对象，抢到对象的线程会将线程id存在 mark word中

重量级锁：重量级锁是内核态的，当自旋次数达到设定的最大自旋次数，会升级为重量级锁，mark word中是指向互斥量的指针，重量级锁是互斥锁

注：轻量级锁–>重量级锁 原因：等待的线程太多了，将未获取到锁的线程放入 等待状态

锁消除

若对象中存在 加了synchronized同步字段的方法，若jvm判断该对象不可能被其它线程引用，则jvm会自动优化，会自动消除对象内部的锁 如：StringBuffer

锁粗化

若对象中存在 加了synchronized同步字段的方法，若该对象被多次加锁(循环)，则jvm会将加锁操作粗化到循环外部

借鉴出处

synchronized

实现原理：java原生地实现锁，即是线程将线程id写入到对象地markword中，哪个线程写入了，就哪个线程抢到了锁

三个层面解析synchronized：

  • 代码层面 即synchronized修饰方法或者代码块

  • 字节码层面 被synchronized修饰的代码块，在字节码层面是 用monitorenter和monitorexit这两个命令来实现加锁和解锁的

  • 汇编层面 即lock修饰，CAS的原理在此处的实现命令 cmpxchg，即比较改变，lock来修饰 cmpxchg保证原子性