公平鎖java代碼 java實(shí)現(xiàn)公平鎖

Java鎖有哪些種類(lèi)，以及區(qū)別

一、公平鎖/非公平鎖

讓客戶滿意是我們工作的目標(biāo)，不斷超越客戶的期望值來(lái)自于我們對(duì)這個(gè)行業(yè)的熱愛(ài)。我們立志把好的技術(shù)通過(guò)有效、簡(jiǎn)單的方式提供給客戶，將通過(guò)不懈努力成為客戶在信息化領(lǐng)域值得信任、有價(jià)值的長(zhǎng)期合作伙伴，公司提供的服務(wù)項(xiàng)目有：國(guó)際域名空間、網(wǎng)絡(luò)空間、營(yíng)銷(xiāo)軟件、網(wǎng)站建設(shè)、鎮(zhèn)平網(wǎng)站維護(hù)、網(wǎng)站推廣。

公平鎖是指多個(gè)線程按照申請(qǐng)鎖的順序來(lái)獲取鎖。

非公平鎖是指多個(gè)線程獲取鎖的順序并不是按照申請(qǐng)鎖的順序，有可能后申請(qǐng)的線程比先申請(qǐng)的線程優(yōu)先獲取鎖。有可能，會(huì)造成優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)或者饑餓現(xiàn)象。

對(duì)于Java ReentrantLock而言，通過(guò)構(gòu)造函數(shù)指定該鎖是否是公平鎖，默認(rèn)是非公平鎖。非公平鎖的優(yōu)點(diǎn)在于吞吐量比公平鎖大。

對(duì)于Synchronized而言，也是一種非公平鎖。由于其并不像ReentrantLock是通過(guò)AQS的來(lái)實(shí)現(xiàn)線程調(diào)度，所以并沒(méi)有任何辦法使其變成公平鎖。

二、可重入鎖

可重入鎖又名遞歸鎖，是指在同一個(gè)線程在外層方法獲取鎖的時(shí)候，在進(jìn)入內(nèi)層方法會(huì)自動(dòng)獲取鎖。說(shuō)的有點(diǎn)抽象，下面會(huì)有一個(gè)代碼的示例。

對(duì)于Java ReentrantLock而言, 他的名字就可以看出是一個(gè)可重入鎖，其名字是Re entrant Lock重新進(jìn)入鎖。

對(duì)于Synchronized而言,也是一個(gè)可重入鎖?？芍厝腈i的一個(gè)好處是可一定程度避免死鎖。

synchronized void setA() throws Exception{

Thread.sleep(1000);

setB();

}

synchronized void setB() throws Exception{

Thread.sleep(1000);

}

上面的代碼就是一個(gè)可重入鎖的一個(gè)特點(diǎn)，如果不是可重入鎖的話，setB可能不會(huì)被當(dāng)前線程執(zhí)行，可能造成死鎖。

三、獨(dú)享鎖/共享鎖

獨(dú)享鎖是指該鎖一次只能被一個(gè)線程所持有。

共享鎖是指該鎖可被多個(gè)線程所持有。

對(duì)于Java

ReentrantLock而言，其是獨(dú)享鎖。但是對(duì)于Lock的另一個(gè)實(shí)現(xiàn)類(lèi)ReadWriteLock，其讀鎖是共享鎖，其寫(xiě)鎖是獨(dú)享鎖。

讀鎖的共享鎖可保證并發(fā)讀是非常高效的，讀寫(xiě)，寫(xiě)讀，寫(xiě)寫(xiě)的過(guò)程是互斥的。

獨(dú)享鎖與共享鎖也是通過(guò)AQS來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)實(shí)現(xiàn)不同的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)獨(dú)享或者共享。

對(duì)于Synchronized而言，當(dāng)然是獨(dú)享鎖。

四、互斥鎖/讀寫(xiě)鎖

上面講的獨(dú)享鎖/共享鎖就是一種廣義的說(shuō)法，互斥鎖/讀寫(xiě)鎖就是具體的實(shí)現(xiàn)。

互斥鎖在Java中的具體實(shí)現(xiàn)就是ReentrantLock

讀寫(xiě)鎖在Java中的具體實(shí)現(xiàn)就是ReadWriteLock

五、樂(lè)觀鎖/悲觀鎖

樂(lè)觀鎖與悲觀鎖不是指具體的什么類(lèi)型的鎖，而是指看待并發(fā)同步的角度。

悲觀鎖認(rèn)為對(duì)于同一個(gè)數(shù)據(jù)的并發(fā)操作，一定是會(huì)發(fā)生修改的，哪怕沒(méi)有修改，也會(huì)認(rèn)為修改。因此對(duì)于同一個(gè)數(shù)據(jù)的并發(fā)操作，悲觀鎖采取加鎖的形式。悲觀的認(rèn)為，不加鎖的并發(fā)操作一定會(huì)出問(wèn)題。

樂(lè)觀鎖則認(rèn)為對(duì)于同一個(gè)數(shù)據(jù)的并發(fā)操作，是不會(huì)發(fā)生修改的。在更新數(shù)據(jù)的時(shí)候，會(huì)采用嘗試更新，不斷重新的方式更新數(shù)據(jù)。樂(lè)觀的認(rèn)為，不加鎖的并發(fā)操作是沒(méi)有事情的。

從上面的描述我們可以看出，悲觀鎖適合寫(xiě)操作非常多的場(chǎng)景，樂(lè)觀鎖適合讀操作非常多的場(chǎng)景，不加鎖會(huì)帶來(lái)大量的性能提升。

悲觀鎖在Java中的使用，就是利用各種鎖。

樂(lè)觀鎖在Java中的使用，是無(wú)鎖編程，常常采用的是CAS算法，典型的例子就是原子類(lèi)，通過(guò)CAS自旋實(shí)現(xiàn)原子操作的更新。

六、分段鎖

分段鎖其實(shí)是一種鎖的設(shè)計(jì)，并不是具體的一種鎖，對(duì)于ConcurrentHashMap而言，其并發(fā)的實(shí)現(xiàn)就是通過(guò)分段鎖的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的并發(fā)操作。

我們以ConcurrentHashMap來(lái)說(shuō)一下分段鎖的含義以及設(shè)計(jì)思想，ConcurrentHashMap中的分段鎖稱(chēng)為Segment，它即類(lèi)似于HashMap(JDK7與JDK8中HashMap的實(shí)現(xiàn))的結(jié)構(gòu)，即內(nèi)部擁有一個(gè)Entry數(shù)組，數(shù)組中的每個(gè)元素又是一個(gè)鏈表;同時(shí)又是一個(gè)ReentrantLock(Segment繼承了ReentrantLock)。

當(dāng)需要put元素的時(shí)候，并不是對(duì)整個(gè)hashmap進(jìn)行加鎖，而是先通過(guò)hashcode來(lái)知道他要放在那一個(gè)分段中，然后對(duì)這個(gè)分段進(jìn)行加鎖，所以當(dāng)多線程put的時(shí)候，只要不是放在一個(gè)分段中，就實(shí)現(xiàn)了真正的并行的插入。

但是，在統(tǒng)計(jì)size的時(shí)候，可就是獲取hashmap全局信息的時(shí)候，就需要獲取所有的分段鎖才能統(tǒng)計(jì)。

分段鎖的設(shè)計(jì)目的是細(xì)化鎖的粒度，當(dāng)操作不需要更新整個(gè)數(shù)組的時(shí)候，就僅僅針對(duì)數(shù)組中的一項(xiàng)進(jìn)行加鎖操作。

七、偏向鎖/輕量級(jí)鎖/重量級(jí)鎖

這三種鎖是指鎖的狀態(tài)，并且是針對(duì)Synchronized。在Java

5通過(guò)引入鎖升級(jí)的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)高效Synchronized。這三種鎖的狀態(tài)是通過(guò)對(duì)象監(jiān)視器在對(duì)象頭中的字段來(lái)表明的。

偏向鎖是指一段同步代碼一直被一個(gè)線程所訪問(wèn)，那么該線程會(huì)自動(dòng)獲取鎖。降低獲取鎖的代價(jià)。

輕量級(jí)鎖是指當(dāng)鎖是偏向鎖的時(shí)候，被另一個(gè)線程所訪問(wèn)，偏向鎖就會(huì)升級(jí)為輕量級(jí)鎖，其他線程會(huì)通過(guò)自旋的形式嘗試獲取鎖，不會(huì)阻塞，提高性能。

重量級(jí)鎖是指當(dāng)鎖為輕量級(jí)鎖的時(shí)候，另一個(gè)線程雖然是自旋，但自旋不會(huì)一直持續(xù)下去，當(dāng)自旋一定次數(shù)的時(shí)候，還沒(méi)有獲取到鎖，就會(huì)進(jìn)入阻塞，該鎖膨脹為重量級(jí)鎖。重量級(jí)鎖會(huì)讓其他申請(qǐng)的線程進(jìn)入阻塞，性能降低。

八、自旋鎖

在Java中，自旋鎖是指嘗試獲取鎖的線程不會(huì)立即阻塞，而是采用循環(huán)的方式去嘗試獲取鎖，這樣的好處是減少線程上下文切換的消耗，缺點(diǎn)是循環(huán)會(huì)消耗CPU。

典型的自旋鎖實(shí)現(xiàn)的例子，可以參考自旋鎖的實(shí)現(xiàn)

Java中有哪些鎖，區(qū)別是什么

【1】公平所和非公平所。

公平鎖：是指按照申請(qǐng)鎖的順序來(lái)獲取鎖，

非公平所：線程獲取鎖的順序不一定按照申請(qǐng)鎖的順序來(lái)的。

//默認(rèn)是不公平鎖，傳入true為公平鎖，否則為非公平鎖

ReentrantLock reentrantLock = new ReetrantLock();

【2】共享鎖和獨(dú)享鎖

獨(dú)享鎖：一次只能被一個(gè)線程所訪問(wèn)

共享鎖：線程可以被多個(gè)線程所持有。

ReadWriteLock 讀鎖是共享鎖，寫(xiě)鎖是獨(dú)享鎖。

【3】樂(lè)觀鎖和悲觀鎖。

樂(lè)觀鎖：對(duì)于一個(gè)數(shù)據(jù)的操作并發(fā)，是不會(huì)發(fā)生修改的。在更新數(shù)據(jù)的時(shí)候，會(huì)嘗試采用更新，不斷重入的方式，更新數(shù)據(jù)。

悲觀鎖：對(duì)于同一個(gè)數(shù)據(jù)的并發(fā)操作，是一定會(huì)發(fā)生修改的。因此對(duì)于同一個(gè)數(shù)據(jù)的并發(fā)操作，悲觀鎖采用加鎖的形式。悲觀鎖認(rèn)為，不加鎖的操作一定會(huì)出問(wèn)題，

【4】分段鎖

1.7及之前的concurrenthashmap。并發(fā)操作就是分段鎖，其思想就是讓鎖的粒度變小。

【5】偏向鎖是指一段同步代碼一直被一個(gè)線程所訪問(wèn)，那么該線程會(huì)自動(dòng)獲取鎖。降低獲取鎖的代價(jià)

輕量級(jí)鎖

重量級(jí)鎖

【6】自旋鎖

自旋鎖

什么是Java中的公平鎖

首先Java中的ReentrantLock 默認(rèn)的lock（）方法采用的是非公平鎖。

也就是不用考慮其他在排隊(duì)的線程的感受，lock()的時(shí)候直接詢(xún)問(wèn)是否可以獲取鎖，而不用在隊(duì)尾排隊(duì)。

下面分析下公平鎖的具體實(shí)現(xiàn)。

重點(diǎn)關(guān)注java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer類(lèi)

幾乎所有l(wèi)ocks包下的工具類(lèi)鎖都包含了該類(lèi)的static子類(lèi)，足以可見(jiàn)這個(gè)類(lèi)在java并發(fā)鎖工具類(lèi)當(dāng)中的地位。

這個(gè)類(lèi)提供了對(duì)操作系統(tǒng)層面線程操作方法的封裝調(diào)用，可以幫助并發(fā)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出很多優(yōu)秀的API

ReentrantLock當(dāng)中的lock（）方法，是通過(guò)static 內(nèi)部類(lèi)sync來(lái)進(jìn)行鎖操作

public void lock()

{

sync.lock();

}

//定義成final型的成員變量，在構(gòu)造方法中進(jìn)行初始化

private final Sync sync;

//無(wú)參數(shù)默認(rèn)非公平鎖

public ReentrantLock()

{

sync = new NonfairSync();

}

//根據(jù)參數(shù)初始化為公平鎖或者非公平鎖

public ReentrantLock(boolean fair)

{

sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();

}

java中的非公平鎖不怕有的線程一直得不到執(zhí)行嗎

首先來(lái)看公平鎖和非公平鎖，我們默認(rèn)使用的鎖是非公平鎖，只有當(dāng)我們顯示設(shè)置為公平鎖的情況下，才會(huì)使用公平鎖，下面我們簡(jiǎn)單看一下公平鎖的源碼，如果等待隊(duì)列中沒(méi)有節(jié)點(diǎn)在等待，則占有鎖，如果已經(jīng)存在等待節(jié)點(diǎn)，則返回失敗，由后面的程序去將此線程加入等待隊(duì)列

通過(guò)上面的代碼，我們可以推斷，當(dāng)使用公平鎖的情況下，并且同一個(gè)線程的執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，線程內(nèi)部進(jìn)行了多次的鎖的獲取和釋放，效率非常低下，可以參加Lesson8中的demo：

demo Lesson8LockIntPerform:在使用ReentrantLock加非公平鎖的情況下100個(gè)線程循環(huán)下單數(shù)為：857239882

demo Lesson8LockIntPerform:在使用ReentrantLock加非公平鎖的情況下100個(gè)線程循環(huán)下單數(shù)為：860364303

demo Lesson8LockFairIntPerform:在使用ReentrantLock加公平鎖的情況下100個(gè)線程循環(huán)下單數(shù)為：19153640

demo Lesson8LockFairIntPerform:在使用ReentrantLock加公平鎖的情況下100個(gè)線程循環(huán)下單數(shù)為：19076567

上面的demo中，在使用公平鎖的情況下性能明顯降低，非公平鎖的性能是公平鎖性能的幾十倍以上，這和公平鎖每次試圖占有鎖時(shí)，都必須先要進(jìn)等待隊(duì)列，按照FIFO的順序去獲取鎖，因此在我們的實(shí)驗(yàn)情景下，使用公平鎖的線程進(jìn)行了頻繁切換，而頻繁切換線程，性能必然會(huì)下降的厲害，這也告誡了我們?cè)趯?shí)際的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，在需要使用公平鎖的情景下，務(wù)必要考慮線程的切換頻率。

接下來(lái)我們來(lái)看一下讀寫(xiě)鎖，通過(guò)看讀寫(xiě)鎖的實(shí)現(xiàn)源碼，我們可以發(fā)現(xiàn)，讀鎖和寫(xiě)鎖共用同一個(gè)等待隊(duì)列，那么在采用非公平鎖的情況下，如果讀鎖的線程執(zhí)行時(shí)間比較長(zhǎng)，并且讀鎖的并發(fā)比較高，那么寫(xiě)鎖的線程便永遠(yuǎn)都拿不到鎖，那么實(shí)際的情況會(huì)不會(huì)是這樣呢？

demo?Lesson3WriteReadLock:此demo的讀線程在不斷的占用讀鎖，按照推論，寫(xiě)鎖的線程是沒(méi)有機(jī)會(huì)獲取到鎖的，但是實(shí)際情況是寫(xiě)鎖的線程可以正常的獲取到鎖，那么是什么原因使得寫(xiě)鎖的線程可以獲取到鎖的了？通過(guò)查看源代碼，會(huì)發(fā)現(xiàn)有這樣的一個(gè)方法：

上面的方法，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)新的讀線程獲取鎖的中斷，它會(huì)讀取等待隊(duì)列中下一個(gè)等待鎖的線程，如果它是獲取寫(xiě)鎖的線程，那么此方法返回為真，調(diào)用它的程序會(huì)把這個(gè)試圖獲取讀鎖的線程加入到等待隊(duì)列，從而終止了讀線程一直都在占有鎖的情況。

誰(shuí)用鎖使用鎖

為什么加鎖？

面試中有很多時(shí)候會(huì)問(wèn)到，為什么加鎖？加鎖是起到什么作用？

而實(shí)際上在我們的開(kāi)發(fā)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)并發(fā)的情況，比如說(shuō)兩個(gè)人幾乎同時(shí)點(diǎn)擊了某一個(gè)按鈕，這個(gè)時(shí)候就可以簡(jiǎn)單的理解成并發(fā)，那么到底誰(shuí)先誰(shuí)后？程序中就很可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，當(dāng)資源出現(xiàn)共享的時(shí)候，就會(huì)開(kāi)始涉及到并發(fā)了，這個(gè)時(shí)候我們就可能會(huì)用到鎖了，來(lái)鎖住某一個(gè)資源，等我用過(guò)之后，你才能動(dòng)。這就是為什么使用鎖。

鎖的分類(lèi)

公平鎖/非公平鎖

可重入鎖

獨(dú)享鎖/共享鎖

互斥鎖/讀寫(xiě)鎖

樂(lè)觀鎖/悲觀鎖

分段鎖

偏向鎖/輕量級(jí)鎖/重量級(jí)鎖

自旋鎖

第一次分享，我們就先說(shuō)這個(gè)公平鎖和非公平鎖。之后會(huì)在后序的文章中繼續(xù)解析！

何為公平？何為非公平？在我們?nèi)粘Ｉ钪械睦斫獠痪褪菍?duì)等的就是公平，不對(duì)等的就是不公平？其實(shí)差不多的。

公平鎖是指多個(gè)線程按照申請(qǐng)鎖的順序來(lái)獲取鎖

在JAVA的代碼中什么是公平鎖什么又是非公平的鎖呢？

一種是使用Java自帶的關(guān)鍵字synchronized對(duì)相應(yīng)的類(lèi)或者方法以及代碼塊進(jìn)行加鎖，

而另一種是ReentrantLock，前者只能是非公平鎖，而后者是默認(rèn)非公平但可實(shí)現(xiàn)公平的一把鎖。

上面的類(lèi)圖看起來(lái)很不舒服，因?yàn)殛P(guān)于ReentrantLock這個(gè)鎖，確實(shí)是沒(méi)有很好的配圖，我們可以自己畫(huà)出來(lái)理解一下

我們先看非公平鎖，我畫(huà)圖大家理解一下，就像公共廁所，不要嫌棄惡心，但是絕對(duì)容易理解

上面這幅圖，加入說(shuō)圖中的管理員是Lock，然后現(xiàn)在A來(lái)了，說(shuō)我要去廁所，這時(shí)候管理員一看，廁所沒(méi)人，那好你進(jìn)去把，然后A就進(jìn)去了。

這個(gè)時(shí)候WC里面是有A的，正在進(jìn)行式，這時(shí)候B來(lái)了，B也想去廁所

但是這個(gè)時(shí)候WC里面是有A的，然后管理員Lock看了一下，里面有人，排隊(duì)把。。。

然后這B就得憋著，去進(jìn)入隊(duì)列去排隊(duì)，然后又來(lái)了個(gè)C，這時(shí)候A還在里面，C只能也去排隊(duì)，

就是這個(gè)樣子的

這時(shí)候又過(guò)了一小會(huì)來(lái)了個(gè)D，也想去WC，這時(shí)候A恰好結(jié)束了，

這時(shí)候非公平鎖就上場(chǎng)了，Lock管理員一看，里面沒(méi)人，D你進(jìn)去把，這時(shí)候就是這樣的。

當(dāng)前文章：公平鎖java代碼 java實(shí)現(xiàn)公平鎖
URL鏈接：http://muchs.cn/article40/docsjho.html

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