并发编程之原子性及同步锁
并发编程之同步锁
一、概述
对之前写的Synchronized详解补充。
如果多个线程在做同一件事情的时候，会出现安全性问题：
- 原子性 Synchronized， AtomicXXX、Lock
- 可见性 Synchronized， volatile
- 有序性 Synchronized，volatile
原因：
- CPU 增加了缓存，以均衡与内存的速度差异；// 导致 可见性问题
- 操作系统增加了进程、线程，以分时复用 CPU（上下文切换）进而均衡 CPU 与 I/O 设备的速度差异；// 导致原子性问题
- 编译程序优化指令执行次序，使得缓存能够得到更加合理地利用。// 导致 有序性问题
线程安全的理解？
不应该是线程安全而应该是内存安全，堆内存是共享的，可以被所有线程访问，当多个线程访问同一个对象时，调用这个对象的行为都可以获得正确的结果（可以加额外的同步操作或者其他的协调操作，也可以不加），那么这个对象就是线程安全的。
二、原子性问题
问题：例如常见的，i++
原因：i++是属于Java高级语言中的编程指令，而这些指令最终可能会有多条CPU指令来组成，而i++最终会生成3条指令，如果要满足原子性，那么就需要保证某个线程在执行这个指令时，不允许其他线程干扰，然后实际上，分时复用 CPU（上下文切换）确实会存在这个问题。
也就是说只需要保证，i++这个指令在运行期间，在同一时刻只能由一个线程来访问，就可以解决问题。这就需要同步锁Synchronized
三、Synchronized 使用
synchronized有三种方式来加锁，不同的修饰类型，代表锁的控制粒度：
- 修饰实例方法，作用于当前实例加锁，进入同步代码前要获得当前实例的锁
- 静态方法，作用于当前类对象加锁，进入同步代码前要获得当前类对象的锁
- 修饰代码块，指定加锁对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要获得给定对象的锁。
直接修饰类粒度太大了，目前工作极少使用。
四、Synchronized 原理
Synchronized是如何实现锁的，以及锁的信息是存储在哪里？ 线程A抢到锁了，线程B怎么知道当前锁被抢占了，这个地方一定会有一个标记来实现，而且这个标记一定是存储在某个地方。
1、Markword对象头
在Hotspot虚拟机中，对象在内存中的存储布局，可以分为三个区域:对象头(Header)、实例数据(Instance Data)、对齐填充(Padding)。
- mark-word：对象标记字段占4个字节，用于存储一些列的标记位，比如：哈希值、轻量级锁的标 记位，偏向锁标记位、分代年龄等
- Klass Pointer：Class对象的类型指针，Jdk1.8默认开启指针压缩后为4字节，关闭指针压缩（ -XX:-UseCompressedOops ）后，长度为8字节。其指向的位置是对象对应的Class对象（其对应的元数据对象）的内存地址。
- 对象实际数据：包括对象的所有成员变量，大小由各个成员变量决定，比如：byte占1个字节8比特位、int占4个字节32比特位。
- 对齐：最后这段空间补全并非必须，仅仅为了起到占位符的作用。由于HotSpot虚拟机的内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，所以对象头正好是8字节的倍数。因此当对象实例数据部分没有对齐的话，就需要通过对齐填充来补全
2、监视器锁（Monitor）
每个对象都存在着一个 monitor 与之关联，对象与其 monitor 之间的关系有存在多种实现方式，如 monitor 可以与对象一起创建销毁或当线程试图获取对象锁时自动生成，但当一个 monitor 被某个线程持有后，它便处于锁定状态。
- _owner：指向持有 ObjectMonitor 对象的线程
- _WaitSet：存放处于 wait 状态的线程队列
- _EntryList：存放处于等待锁 block 状态的线程队列
- count：用来记录该线程获取锁的次数
五、Synchronized锁的升级
Jdk1.6对锁的实现引入了大量的优化，如自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁、轻量级锁等技术来减少锁操作的开销。
锁主要存在四中状态，依次是：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态、重量级锁状态，他们会随着竞争的激烈而逐渐升级。
这么设计的目的，其实是为了减少重量级锁带来的性能开销，尽可能的在无锁状态下解决线程并发问题，其中偏向锁和轻量级锁的底层实现是基于自旋锁，它相对于重量级锁来说，算是一种无锁的实现。
升级过程如下：
- 默认情况下是偏向锁是开启状态，偏向的线程ID是0，偏向一个偏向锁
- 如果有线程去抢占锁，那么这个时候线程会先去抢占偏向锁，也就是把markword的线程ID改为当前抢占锁的线程ID的过程
- 如果有线程竞争，这个时候会撤销偏向锁，升级到轻量级锁，线程在自己的线程栈帧中会创建一个LockRecord，用CAS操作把markword设置为指向自己这个线程的LR的指针，设置成功后表示抢占到锁。
- 如果竞争加剧，比如有线程超过10次自旋（-XX:PreBlockSpin参数配置），或者自旋线程数超过CPU核心数的一般，在1.6之后，加入了自适应自旋Adapative Self Spinning. JVM会根据上次竞争的情况来自动控制自旋的时间。
- 升级到重量级锁，向操作系统申请资源， Linux Mutex，然后线程被挂起进入到等待队列。
并发编程之原子性及同步锁相关推荐
- Python 3 并发编程多进程之进程同步（锁）
Python 3 并发编程多进程之进程同步(锁) 进程之间数据不共享,但是共享同一套文件系统,所以访问同一个文件,或同一个打印终端,是没有问题的,竞争带来的结果就是错乱,如何控制,就是加锁处理. 1. ...
- Java并发编程：线程的同步
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> Java并发编程:线程的同步 Java并发编程:线程的同步 Table ...
- 并发编程：原子性问题，可见性问题，有序性问题。
以下是本文的目录大纲: 一.内存模型的相关概念 二.并发编程中的三个概念 三.Java内存模型 一.内存模型的相关概念 大家都知道,计算机在执行程序时,每条指令都是在CPU中执行的,而执行指令过程中, ...
- java并发编程实践学习---java的类锁和对象锁
最近在看Java Concurrent in Practice(java并发编程实践),发现自己对java的线程.锁等机制,理解很肤浅,学习的也不够全面.打算借着这本书,全面的学习下JDK的并发包和一 ...
- java赋值语句_java并发编程之原子性问题
程序是否线程安全,取决于哪些要素呢,主要是以下三个: 原子性, 可见性, 有序性. 今天先一起来学习原子性. 原子性: 我理解一个操作不可再分,即为原子性.而在并发编程的环境中,原子性的含义就是只要该 ...
- python互斥锁原理_python并发编程之多进程1------互斥锁与进程间的通信
一.互斥锁 进程之间数据隔离,但是共享一套文件系统,因而可以通过文件来实现进程直接的通信,但问题是必须自己加锁处理. 注意:加锁的目的是为了保证多个进程修改同一块数据时,同一时间只能有一个修改,即串行 ...
- Java 并发：第三部分 - 同步锁
2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> 在学完如何创建线程和管理他们之后,是时候进入最重要的部分:同步. 同步是壹种让代码线程安全的方式.可以被多個线程访问的代码必须 ...
- Python网络与并发编程 10 threading模块线程锁
前言 本章节将继续围绕threading模块讲解,基本上是纯理论偏多. 对于日常开发者来讲很少会使用到本章节的内容,但是对框架作者等是必备知识,同时也是高频的面试常见问题. 官方文档 线程安全 线程安 ...
- 教妹学Java：聊聊并发编程的原子性、可见性、有序性，以及内存模型 JMM
若有收获,请记得分享和转发哦 "三妹啊,既然放假了,我们就一起来深入学习一下 Java 并发编程吧." "并发编程太难了,想想都头大."三妹很不情愿地说. &q ...
最新文章
- caffe修改需要的东西 6：40
- Linux Kernel TCP/IP Stack — L2 Layer — Linux VLAN device for 802.1.q（虚拟局域网）
- 吊炸天的 PHP 7 ，你值得拥有
- android双进程守护耗电,Android实现双进程守护
- 《linux文件权限管理大总结》RHEL6
- 牛客网【每日一题】4月17日题目精讲 华华给月月准备礼物
- activeMQ发送与接受消息模板代码
- dos查看java环境变量_dos命令的识别及环境变量的设置实例
- 更改窗口图标并将其显示在任务栏
- js 鼠标点击文本框 提示文字消失
- Android欢迎页短暂白屏
- python代码怎么样_python代码怎样清屏
- 老男孩linux高端运维课程—linux系统目录结构知识讲解
- 华为交换机专用堆叠电缆连线指导
- pandas统计个数
- HttpClient（4.5） post get https 实例
- 异构应用异构数据库用魔方智能中间件FIX平台转化
- Context and Attribute Grounded Dense Captioning
- C语言小游戏-俄罗斯方块
- 国仁猫哥：视频号企业运营指南教科书；不可错失的红利。