文章目录

锁
- 1 死锁
- 2 锁的类型
- - 2.1 乐观锁和悲观锁
  - 2.2 公平锁和非公平锁
  - 2.3 独占锁和共享锁
  - 2.4 读写锁和排他锁
  - 2.5 可重入锁
  - 2.6 自旋锁
- 3 锁的等级
- - 3.1 偏向锁
  - 3.2 轻量级锁
  - 3.3 重量级锁
  - 3.4 总结

锁

1 死锁

死锁是指两个或两个以上的线程在执行任务过程中，因争夺资源而造成的相互等待的现象

产生死锁的条件：

互斥条件：指线程对已经获取的资源进行排他性使用，即该资源同时只能由一个线程占用
请求并持有条件：指线程已经持有了至少一个资源，但又请求其他资源，如果请求不到则阻塞，但不释放已有的资源
不可剥夺条件：指线程获取到资源后，在使用完之前不能被其他线程占用
环路等待条件：指发生死锁时，必然存在一个线程——资源的环形链

避免死锁：破坏死锁产生的条件

破坏请求并持有条件：一次性获取所有所需的资源
破坏不可剥夺条件：占用资源的线程再获取其他资源获取不到时，释放已有的资源
破坏环路等待条件：按某一顺序申请资源，释放资源则按相反的顺序

2 锁的类型

2.1 乐观锁和悲观锁

悲观锁：指对数据被外界的修改持悲观态度，认为数据很容易被修改。因此操作前会先进行加锁，操作结束再释放锁。悲观锁的实现往往依靠数据库提供的锁机制

乐观锁：与悲观锁相反。因此在访问数据时不会加锁，只有对数据提交更新的时候，才会检测数据是否冲突。乐观锁通常通过version字段（CAS）或者使用业务状态来实现

2.2 公平锁和非公平锁

公平锁：线程获取锁的顺序是按照线程请求锁的顺序

非公平锁：通过抢占的方式来争夺锁

2.3 独占锁和共享锁

独占锁：一种悲观锁，保证任何时候仅有一个线程可以获得锁

共享锁：一种乐观锁，允许多个线程同时进行读操作

2.4 读写锁和排他锁

排他锁：同一时刻只允许一个线程访问

读写锁：内部维护一个读锁一个写锁，通过分离读锁和写锁，在读多写少情况下提高性能

2.5 可重入锁

当线程再次获取一个自己已经获取的锁时，如果不会被阻塞，则该锁是可重入锁

原理：在锁内部维护一个标识，标识哪个线程占用，一个计数器，计数该线程获取锁的次数

2.6 自旋锁

当线程在获取锁时，如果发现锁已经被占用，不会马上阻塞自己，而是不放弃CPU使用权的情况下，多次尝试获取

3 锁的等级

3.1 偏向锁

偏向锁在资源无竞争情况下消除了同步语句，连CAS操作都不做了，提高程序的运行性能

一个线程在进入同步块时，会检查锁的MarkWord里是不是自己的线程ID

如果是，则表明该线程已经获取偏向锁，以后该线程进入和退出同步块不需要花费CAS操作加锁和解锁

如果不是，则代表有另一个线程竞争偏向锁，尝试用CAS来修改MarkWord中的线程ID。如果成功，表示另一个线程不存在了（释放锁了），如果失败，则升级为轻量级锁

3.2 轻量级锁

线程尝试用CAS修改MarkWord中的线程ID，如果失败，则采用自旋来获取锁

如果自旋到一定程度，依然没有获取锁，则升级为重量级锁

3.3 重量级锁

重量级锁依赖于操作系统中的互斥量来实现

3.4 总结

偏向锁

优点：加锁和解锁不需要额外的消耗
缺点：如果线程间存在锁竞争，则会带来额外的锁撤销的消耗
适用：只有一个线程访问同步块

轻量级锁

优点：竞争的线程不会阻塞，提高了程序的响应速度
缺点：自旋会消耗CPU
适用：追求相应时间，同步块执行速度非常快

重量级锁

优点：不使用自旋，不会消耗CPU
缺点：线程阻塞，响应时间缓慢
适用：追求吞吐量，同步块执行时间较长

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