【synchronized底层原理之2】悲观锁与乐观锁、线程阻塞的代价等

悲观锁与乐观锁

悲观锁（Pessimistic Lock）

悲观锁是就是悲观思想，即认为写多，遇到并发写的可能性高，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，因此每次在读写数据的时候都会上锁，这样别人想读写这个数据就会block直到拿到锁。因为数据进行加锁，期间对该数据进行读写的其余线程都会进行等待。

synchronized的重量级锁就是悲观锁。AQS框架下的锁则是先尝试cas乐观锁去获取锁，获取不到，才会转换为悲观锁，如RetreenLock。

乐观锁（Optimistic Lock）

乐观锁是一种乐观思想，即认为读多写少，遇到并发写的可能性低，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，因此不会上锁，可是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，采起在写时先读出当前版本号，而后加锁操做（比较跟上一次的版本号，若是同样则更新），若是失败则要重复读-比较-写的操做。因为数据没有进行加锁，期间该数据能够被其余线程进行读写操做。

java中的乐观锁基本都是经过CAS操做实现的，CAS是一种更新的原子操做，比较当前值跟传入值是否同样，同样则更新，不然失败。

synchronized的偏向锁和轻量级锁就是乐观锁。

★小结

在Java技术发展史上，最开始使用的是悲观锁，实践中发现使用悲观锁有不少缺点，因此又引入了乐观锁。

两种锁各有优缺点，读取频繁使用乐观锁（可是可能出现“脏”读），写入频繁使用悲观锁（上下文切换开销大，可是保证没有“脏”数据）。

synchronized的重量级锁就是悲观锁。

synchronized的偏向锁和轻量级锁就是乐观锁。

java线程阻塞的代价--主要是上下文切换

Java线程的上下文切换须要操做系统的介入

java的线程是映射到操做系统原生线程之上的，若是要阻塞或唤醒一个线程就须要操做系统介入。

操做系统切换线程须要在用户态与内核态之间切换：由于用户态和内核态内存空间各自独立，故而切换要传递变量和参数，这样的话系统消耗较大，费时

须要在用户态与内核态之间切换，这种切换会消耗大量的系统资源，由于用户态与内核态都有各自专用的内存空间，专用的寄存器等，用户态切换至内核态须要传递给许多变量、参数给内核，内核也须要保护好用户态在切换时的一些寄存器值、变量等，以便内核态调用结束后切换回用户态继续工做。

频繁的上下文切换很费时，若是同步代码执行所需时间比上下文切换时间都要短，那引入重量级锁切换上下文这种同步策略是失败的：因此synchronized从JKD1.6进行了改进，引入了偏向锁、轻量级锁

java对象头中的markword

markword是java对象数据结构中的一部分，对象的markword和java各类类型的锁密切相关。

markword数据的长度在32位和64位的虚拟机（未开启压缩指针）中分别为32bit和64bit，它的最后2bit是锁状态标志位，用来标记当前对象的状态，对象的所处的状态，决定了markword存储的内容，以下表所示

32位虚拟机在不一样状态下markword结构以下图所示

了解了markword结构，有助于了解java锁的加锁解锁过程。