Java 锁简介 · Java学习笔记

**公平锁和非公平锁：** 公平锁是队列的，按顺序，非公平锁抢到就占用锁，可插队。非公平锁吞吐量比公平锁大，但是可能会出现饥饿想象（某个线程一直都拿不到锁） synchronized 和 ReentrantLock 默认都是非公平锁 **可重入锁（递归锁）** 访问的同步代码中还有同步代码，这时候内层的代码块可直接进入，使用的和外层是同一把锁。synchronized 和 ReentrantLock 是可重入锁。可防止死锁 **自旋锁：** 采用循环的方式去尝试获取锁（CAS）。优点不会立即阻塞而且减少线程上下文切换的消耗缺点循环会消耗CPU，如果一直失败，对CPU影响大 **独占锁（写锁） / 共享锁（读锁）** 有一个线程在写，别的线程就没法读或写 **偏向锁** 无竞争时使用，一旦有第二个线程竞争，就会从偏向锁改成轻量级锁 ## 1. CAS 原理？轻量级自旋锁线程拿到的值和主内存中的值一致，就将要写入的值写入到主内存，否则就修改失败。使用 Java中的sun.misc.Unsafe 类这个类的方法都是native的，完全依赖于硬件的功能，通过它实现了原子操作。CAS是一条CPU的原子指令，执行是连续的，执行过程中不允许被打断，不会造成数据不一致问题。 ## 2. CAS 缺点？ 1. 循环时间长开销会很大 1. 如果CAS失败，会一直进行尝试自旋（do while 方式），如果长时间不成功，会一直循环，对cpu影响大。 ## 3. ABA问题 1. 简单来说就是最初拿到的值和最终比较时值一样，但是这期间值实际是修改过的。 T1 T2 俩个线程从主内存中都拿到的变量是A，T1比较慢，T2 把A改成了B，并写入到主内存，又来了个T3，拿到主内存 B并改成A写入到主内存，这时候T1执行完成值改为了1，发现主内存还是A和自己当时拿到的值一致，就将1写入主内存成功。但是实际上主内存的值已经从出现过A=》B=》A的过程。就是一个线程往主内存写入数据时，发现主内存中的值和线程当时拿到的值是相同的，符合CAS的逻辑，但是实际上主内存中的这个值已经修改过多次，只能当这个线程去写入时，刚好和线程当时拿到的值一致。中间过程中值可能已经被改动过了。 ## 3. ABA 解决方式？版本号，修改一次版本号就增加一次。比如 elasticsearch 中数据每更新一次，版本号字段就加一 ## 4. 什么是偏向锁？在对象头中记录线程id，如果下次来的还是这个线程则直接运行后续代码。需要启用，JVM 默认延迟 4s 自动启用 ## 5. 什么是synchronized ？是Java中的关键字：用来修饰方法、对象实例。属于独占锁、悲观锁、可重入锁、非公平锁。 1. 作用于实例方法时，锁住的是对象的实例(this)； 2. 当作用于静态方法时，锁住的是 Class类，相当于类的一个全局锁，会锁所有调用该方法的线程； 3. synchronized 作用于一个非 NULL的对象实例时，锁住的是所有以该对象为锁的代码块。它有多个队列，当多个线程一起访问某个对象监视器的时候，对象监视器会将这些线程存储在不同的容器中。 ## 6. synchronized 加锁原理？ jdk 1.6 之前直接就是重量级锁：通过对象内部的监视器（monitor）实现，依赖于操作系统，线程需要争抢 monitor，抢到的就是加锁成功，没抢到的会放到队列中。涉及到阻塞同步，上下文切换，线程调度，操作系统的内核态和用户态的切换。消耗大，性能差。 jdk1.6 以后对synchronized锁进行了优化内核态：当进程（线程）需要内核代码执行时，就是处于内核态。其他都是用户态。 ## 7. synchronized 锁升级（锁膨胀）？无锁 => 偏向锁 =》自旋锁（轻量级锁） =》重量级锁当有线程加锁时，会在对象头中记录线程id，如果以后还是这个线程，则可以直接运行后续代码，当2个线程以上争抢加锁时，则直接升级为轻量级锁，CAS进行自旋加锁，当线程加锁竞争激烈，CAS自旋不成功（默认 10 次）则升级为重量级锁。 ## 可重入锁如果加了两把，但是只释放了一把会出现什么问题？程序卡死，线程不能出来，也就是说我们申请了几把锁，就需要释放几把锁。 ## 如果只加了一把锁，释放两次会出现什么问题？会报错，java.lang.IllegalMonitorStateException。 ## Lock和synchronized的区别？ 1. Lock 需要手动获取锁和释放锁 2. Lock 是一个接口，而 synchronized 是 Java 中的关键字， synchronized 是内置的语言实现。 3. Lock 可以让等待锁的线程响应中断，而 synchronized 却不行，使用 synchronized 时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断。 4. Lock 可以让等待锁的线程响应中断，而 synchronized 却不行，使用 synchronized 时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断。 5. Lock 可以让等待锁的线程响应中断，而 synchronized 却不行，使用 synchronized 时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断。 6. synchronized 在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生；而 Lock 在发生异常时，如果没有主动通过 unLock()去释放锁，则很可能造成死锁现象，因此使用 Lock 时需要在 finally 块中释放锁。