锁的种类

公平锁/非公平锁算法

可重入锁编程

独享锁/共享锁数组

互斥锁/读写锁多线程

乐观锁/悲观锁并发

分段锁函数

偏向锁/轻量级锁/重量级锁性能

自旋锁

spa

这些锁的种类并非全是指锁的状态,有的指锁的特性,有的指锁的设计线程

公平锁/非公平锁设计

公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。 非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并非按照申请锁的顺序,有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁。有可能,会形成优先级反转或者饥饿现象。 对于Java ReentrantLock而言,经过构造函数指定该锁是不是公平锁,默认是非公平锁。非公平锁的优势在于吞吐量比公平锁大。

对于Synchronized而言,也是一种非公平锁。因为其并不像ReentrantLock是经过AQS的来实现线程调度,因此并无任何办法使其变成公平锁。

可重入锁

可重入锁又名递归锁,是指在同一个线程在外层方法获取锁的时候,在进入内层方法会自动获取锁。说的有点抽象,下面会有一个代码的示例。 对于Java ReentrantLock而言, 他的名字就能够看出是一个可重入锁,其名字是ReentrantLock从新进入锁。 对于Synchronized而言,也是一个可重入锁。可重入锁的一个好处是可必定程度避免死锁。

当子类重写父类的synchronzied方法时,而后在子类中调用父类的方法

黄色部分当执行子类的doSomething()会获取子类对象LoggingWidget的锁,当执行 super.doSomething();时调用的父类的方法,而此时super只是告诉虚拟机去执行父类的doSomething()方法并无实例化父类

Widget,因此此时拿到的锁仍是子类的LoggingWidget对象的锁。一个线程获取对象锁的时,能够再次获取本对象锁。

如何避免重入锁:

将super改为红色部分,由程序自主实例化一个父类,这样第二次拿到的锁就是父类的Widget对象锁,而不是两次都得到是子类LoggingWidget的对象锁

public class Widget {   

 public synchronized void doSomething(){   

     // do something     

} }

public class LoggingWidget extends Widget {     

     public synchronized void doSomething() { 

         super.doSomething();

}}

public class LoggingWidget extends Widget {     

     public synchronized void doSomething() { 

       Widget widget = new Widget();         

       widget.doSomething(); 

}}

 

 

独享锁/共享锁

独享锁是指该锁一次只能被一个线程所持有。

共享锁是指该锁可被多个线程所持有。

 对于Java ReentrantLock而言,其是独享锁。可是对于Lock的另外一个实现类ReadWriteLock,其读锁是共享锁,其写锁是独享锁。 读锁的共享锁可保证并发读是很是高效的,读写,写读 ,写写的过程是互斥的。 独享锁与共享锁也是经过AQS来实现的,经过实现不一样的方法,来实现独享或者共享。

对于Synchronized而言,固然是独享锁

互斥锁/读写锁

上面讲的独享锁/共享锁就是一种广义的说法,互斥锁/读写锁就是具体的实现。

互斥锁在Java中的具体实现就是ReentrantLock

读写锁在Java中的具体实现就是ReadWriteLock

乐观锁/悲观锁

乐观锁与悲观锁不是指具体的什么类型的锁,而是指看待并发同步的角度。

悲观锁认为对于同一个数据的并发操做,必定是会发生修改的,哪怕没有修改,也会认为修改。所以对于同一个数据的并发操做,悲观锁采起加锁的形式。悲观的认为,不加锁的并发操做必定会出问题。

乐观锁则认为对于同一个数据的并发操做,是不会发生修改的。在更新数据的时候,会采用尝试更新,不断从新的方式更新数据。乐观的认为,不加锁的并发操做是没有事情的。 

从上面的描述咱们能够看出,悲观锁适合写操做很是多的场景,乐观锁适合读操做很是多的场景,不加锁会带来大量的性能提高。

悲观锁在Java中的使用,就是利用各类锁。

乐观锁在Java中的使用,是无锁编程,经常采用的是CAS算法,典型的例子就是原子类(AutomicInteger,AutomicLong,AutomicShort,AutomicReference<Object>),经过CAS自旋实现原子操做的更新。

分段锁

分段锁实际上是一种锁的设计,并非具体的一种锁,对于ConcurrentHashMap而言,其并发的实现就是经过分段锁的形式来实现高效的并发操做。 咱们以ConcurrentHashMap来讲一下分段锁的含义以及设计思想,ConcurrentHashMap中的分段锁称为Segment,它即相似于HashMap(JDK7与JDK8中HashMap的实现)的结构,即内部拥有一个Entry数组,数组中的每一个元素又是一个链表;同时又是一个ReentrantLock(Segment继承了ReentrantLock)。 当须要put元素的时候,并非对整个hashmap进行加锁,而是先经过hashcode来知道他要放在那一个分段中,而后对这个分段进行加锁,因此当多线程put的时候,只要不是放在一个分段中,就实现了真正的并行的插入。 可是,在统计size的时候,可就是获取hashmap全局信息的时候,就须要获取全部的分段锁才能统计。 分段锁的设计目的是细化锁的粒度,当操做不须要更新整个数组的时候,就仅仅针对数组中的一项进行加锁操做。

偏向锁/轻量级锁/重量级锁(指的是同步锁的状态,针对synchronzied来讲的)

无状态锁/偏向锁/轻量级锁/重量级锁 这三种锁是指锁的状态,而且是针对Synchronized。在Java 5经过引入锁升级的机制来实现高效Synchronized。这三种锁的状态是经过对象监视器在对象头中的字段来代表的。

偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问,那么该线程会自动获取锁。下降获取锁的代价。

              为了减小没有竞争锁的状况下,当一个线程获取同步锁的时候,该同步锁会自动偏向第一个线程,之后不须要在进行同步。

 

轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候,被另外一个线程所访问,偏向锁就会升级为轻量级锁,其余线程会经过自旋的形式尝试获取锁,不会阻塞,提升性能。

重量级锁是指当锁为轻量级锁的时候,另外一个线程虽然是自旋,但自旋不会一直持续下去,当自旋必定次数的时候,尚未获取到锁,就会进入阻塞,该锁膨胀为重量级锁。重量级锁会让其余申请的线程进入阻塞,性能下降。

这三种锁会随着竞争状态的升级而升级,这能由低到高,不能降级。

自旋锁

在Java中,自旋锁是指尝试获取锁的线程不会当即阻塞,而是采用循环的方式去尝试获取锁,这样的好处是减小线程状态切换的消耗,缺点是循环会消耗CPU。

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