Java鎖的理解
- 2020 年 3 月 11 日
- 筆記
目錄：
1.為什麼要使用鎖？
2.鎖的類型？
1.為什麼要使用鎖？
通俗的說就是多個執行緒，也可以說多個方法同時對一個資源進行訪問時，如果不加鎖會造成執行緒安全問題。舉例：比如有兩張票，但是有5個人進來買，買了一張票數就減1，在他們進門的時候會判斷是否還有票，但是在他們進門的那一刻，票還一張都沒有買走。但是他們都已經進門了，過了是否有票的校驗了，所以最後票數為被減成負3，顯然是不對的，因為票不能小於0，所以需要加一個鎖，在同一時刻只能有一個人進門去買票，也就是同一個資源同一個時刻只能有一個執行緒進行操作，這樣在第三個人進門的時候就能判斷出票數已經賣完了，不會產生票數成負數的情況。
2.鎖的類型
1.重入鎖
重入鎖也叫遞歸鎖，外層的函數獲取鎖後，如果裡面的函數仍然有獲取鎖的程式碼，裡面的函數就不用重新獲取鎖了。 比如：ReentrantLock 和 synchronized
比如：
public class Test implements Runnable { public synchronized void get() { System.out.println("name:" + Thread.currentThread().getName() + " get();"); set(); } public synchronized void set() { System.out.println("name:" + Thread.currentThread().getName() + " set();"); } @Override public void run() { get(); } public static void main(String[] args) { Test ss = new Test(); new Thread(ss).start(); new Thread(ss).start(); new Thread(ss).start(); } }
public class Test02 extends Thread { ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); public void get() { lock.lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getId()); set(); lock.unlock(); } public void set() { lock.lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getId()); lock.unlock(); } @Override public void run() { get(); } public static void main(String[] args) { Test ss = new Test(); new Thread(ss).start(); new Thread(ss).start(); new Thread(ss).start(); } }
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2.讀寫鎖
讀寫鎖：既是排他鎖，又是共享鎖。讀鎖，共享鎖，寫鎖：排他鎖
public class Cache { static Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>(); static ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock(); static Lock r = rwl.readLock(); static Lock w = rwl.writeLock(); // 獲取一個key對應的value public static final Object get(String key) { r.lock(); try { System.out.println("正在做讀的操作,key:" + key + " 開始"); Thread.sleep(100); Object object = map.get(key); System.out.println("正在做讀的操作,key:" + key + " 結束"); System.out.println(); return object; } catch (InterruptedException e) { } finally { r.unlock(); } return key; } // 設置key對應的value，並返回舊有的value public static final Object put(String key, Object value) { w.lock(); try { System.out.println("正在做寫的操作,key:" + key + ",value:" + value + "開始."); Thread.sleep(100); Object object = map.put(key, value); System.out.println("正在做寫的操作,key:" + key + ",value:" + value + "結束."); System.out.println(); return object; } catch (InterruptedException e) { } finally { w.unlock(); } return value; } // 清空所有的內容 public static final void clear() { w.lock(); try { map.clear(); } finally { w.unlock(); } } public static void main(String[] args) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { Cache.put(i + "", i + ""); } } }).start(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { Cache.get(i + ""); } } }).start(); } }
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3.悲觀鎖
總是假設最壞的情況，每次取數據時都認為其他執行緒會修改，所以都會加鎖（讀鎖、寫鎖、行鎖等），當其他執行緒想要訪問數據時，都需要阻塞掛起。可以依靠資料庫實現，如行 鎖、讀鎖和寫鎖等，都是在操作之前加鎖，在Java中，synchronized的思想也是悲觀鎖。
4.樂觀鎖
在更新數據的時候會判斷其他執行緒是否修改過數據，一般通過version版本號控制。
具體實現，就是在數據表加一個version欄位，每次更新的時候都會與上一次取出數據的版本號做比較。
① 執行緒A 和 執行緒B 同時取出同一條數據，這是數據的version為0.
② 執行緒A 取出數據的時候version = 0 ， 這時候執行緒A走完業務，需要更新數據，這是會 update tabel set version = version + 1 where id = {id} and version = #{取數 據時的version}
③ 這時執行緒B 也走完業務去更新這條數據，這時執行update tabel set version = version + 1 where id = {id} and version = #{取出數據時的version} 這時候取出數據時 的version為0但是執行緒這條數據的version已經為1了。所以會更新失敗。在這個情況下可以寫一個循環，重新去出該條數據進行更新，知道這條數據更新成功為止。
5.CAS無鎖機制
這種模式在多核cpu的情況下，完全沒有鎖競爭帶來的系統開銷，也沒有執行緒間頻繁調度帶來的開銷，因此，它要比基於鎖的方式擁有更優越的性能。
演算法過程：CAS演算法的過程是這樣：它包含三個參數CAS(V,E,N): V表示要更新的變數，E表示預期值，N表示新值。僅當V值等於E值時，才會將V的值設為N，如果V值和E值不 同，則說明已經有其他執行緒做了更新，則當前執行緒什麼都不做。最後，CAS返回當前V的真實值。
6.分散式鎖
在分散式的場景下，如果是單資料庫的情況下，某些場景下還可以用樂觀鎖，大部分場景想在不用的jvm中保證數據的同步，安全問題，還是需要使用快取，數據，zookepper等實現分散式鎖。
