文章目錄
- 鎖
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- 1 死鎖
- 2 鎖的類型
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- 2.1 樂觀鎖和悲觀鎖
- 2.2 公平鎖和非公平鎖
- 2.3 獨占鎖和共享鎖
- 2.4 讀寫鎖和排他鎖
- 2.5 可重入鎖
- 2.6 自旋鎖
- 3 鎖的等級
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- 3.1 偏向鎖
- 3.2 輕量級鎖
- 3.3 重量級鎖
- 3.4 總結
鎖
1 死鎖
死鎖是指兩個或兩個以上的線程在執行任務過程中，因争奪資源而造成的互相等待的現象
産生死鎖的條件：
- 互斥條件：指線程對已經擷取的資源進行排他性使用，即該資源同時隻能由一個線程占用
- 請求并持有條件：指線程已經持有了至少一個資源，但又請求其他資源，如果請求不到則阻塞，但不釋放已有的資源
- 不可剝奪條件：指線程擷取到資源後，在使用完之前不能被其他線程占用
- 環路等待條件：指發生死鎖時，必然存在一個線程——資源的環形鍊
避免死鎖：破壞死鎖産生的條件
- 破壞請求并持有條件：一次性擷取所有所需的資源
- 破壞不可剝奪條件：占用資源的線程再擷取其他資源擷取不到時，釋放已有的資源
- 破壞環路等待條件：按某一順序申請資源，釋放資源則按相反的順序
2 鎖的類型
2.1 樂觀鎖和悲觀鎖
悲觀鎖：指對資料被外界的修改持悲觀态度，認為資料很容易被修改。是以操作前會先進行加鎖，操作結束再釋放鎖。悲觀鎖的實作往往依靠資料庫提供的鎖機制
樂觀鎖：與悲觀鎖相反。是以在通路資料時不會加鎖，隻有對資料送出更新的時候，才會檢測資料是否沖突。樂觀鎖通常通過version字段（CAS）或者使用業務狀态來實作
2.2 公平鎖和非公平鎖
公平鎖：線程擷取鎖的順序是按照線程請求鎖的順序
非公平鎖：通過搶占的方式來争奪鎖
2.3 獨占鎖和共享鎖
獨占鎖：一種悲觀鎖，保證任何時候僅有一個線程可以獲得鎖
共享鎖：一種樂觀鎖，允許多個線程同時進行讀操作
2.4 讀寫鎖和排他鎖
排他鎖：同一時刻隻允許一個線程通路
讀寫鎖：内部維護一個讀鎖一個寫鎖，通過分離讀鎖和寫鎖，在讀多寫少情況下提高性能
2.5 可重入鎖
當線程再次擷取一個自己已經擷取的鎖時，如果不會被阻塞，則該鎖是可重入鎖
原理：在鎖内部維護一個辨別，辨別哪個線程占用，一個計數器，計數該線程擷取鎖的次數
2.6 自旋鎖
當線程在擷取鎖時，如果發現鎖已經被占用，不會馬上阻塞自己，而是不放棄CPU使用權的情況下，多次嘗試擷取
3 鎖的等級
3.1 偏向鎖
偏向鎖在資源無競争情況下消除了同步語句，連CAS操作都不做了，提高程式的運作性能
一個線程在進入同步塊時，會檢查鎖的MarkWord裡是不是自己的線程ID
如果是，則表明該線程已經擷取偏向鎖，以後該線程進入和退出同步塊不需要花費CAS操作加鎖和解鎖
如果不是，則代表有另一個線程競争偏向鎖，嘗試用CAS來修改MarkWord中的線程ID。如果成功，表示另一個線程不存在了（釋放鎖了），如果失敗，則更新為輕量級鎖
3.2 輕量級鎖
線程嘗試用CAS修改MarkWord中的線程ID，如果失敗，則采用自旋來擷取鎖
如果自旋到一定程度，依然沒有擷取鎖，則更新為重量級鎖
3.3 重量級鎖
重量級鎖依賴于作業系統中的互斥量來實作
3.4 總結
偏向鎖
- 優點：加鎖和解鎖不需要額外的消耗
- 缺點：如果線程間存在鎖競争，則會帶來額外的鎖撤銷的消耗
- 适用：隻有一個線程通路同步塊
輕量級鎖
- 優點：競争的線程不會阻塞，提高了程式的響應速度
- 缺點：自旋會消耗CPU
- 适用：追求相應時間，同步塊執行速度非常快
重量級鎖
- 優點：不使用自旋，不會消耗CPU
- 缺點：線程阻塞，響應時間緩慢
- 适用：追求吞吐量，同步塊執行時間較長