synchronized同步锁 前文描述了Java多线程编程,多线程的方式提高了系统资源利用和程序效率,但多个线程同时处理共享的数据时,就将面临线程安全的问题。 为了解决线程安全的问题,Java提供了多种同步锁。 1 synchronized 原理概述 1.1 操作系统层面 synchronized的底层是使用操作系统的mutex lock实现的。 1.2 JVM层面 synchronized用的锁是存在Java对象头里的,那么什么是Java对象头呢? Java对象头一般占有两个机器码(在32位虚拟机中,1个机器码等于4字节,也就是32bit),但是如果对象是数组类型,则需要三个机器码,因为JVM虚拟机可以通过Java对象的元数据信息确定Java对象的大小 与一切皆对象一样,所有的Java对象是天生的Monitor,每一个Java对象都有成为Monitor的潜质,因为在Java的设计中 ,每一个Java对象自打娘胎里出来就带了一把看不见的锁,它叫做内部锁或者
一、悲观锁和乐观锁 在JDK 5之前Java语言是靠synchronized关键字保证同步的,这会导致有独占锁. 尽管Java1.6为Synchronized做了优化,增加了从偏向锁到轻量级锁再到重量级锁的过度,但是在最终转变为重量级锁之后,性能仍然较低。 传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制,比如行锁,表锁等,读锁,写锁等,都是在做操作之前先上锁。再比如 Java 里面的同步原语 synchronized 关键字的实现也是悲观锁。 Java里面的乐观锁用到的机制就是CAS,Compare and Swap,在java.util.concurrent.atomic 包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式 CAS 实现的。 而随着java不断的发展,Java本地方法(JNI)的出现,使得java程序越过JVM直接调用本地方法提供了一种便捷的方式,因而java在并发的手段上也多了起来。
目录 Java分布式锁 一、基于ReentrantLock锁解决超卖问题(单体) 1.1、重要代码 1.2、测试代码 二、 基于数据库的分布式锁(分布式) 2.1、重要代码 2.2、重要sql语句 2.3 、测试 三、基于redis分布式锁 3.1、重要代码 3.2、yml配置 四、基于分布式锁解决定时任务重复问题 4.1、封装redis分布式锁 4.2、重要代码 4.3、解决任务重复 五、zookeeper 八、springboot引入redisson(推荐) 8.1、配置文件 8.2、测试文件 九、完整的pom.xml Java分布式锁 ---- 方式 优点 缺点 数据库 实现简单、易于理解 对数据库压力大 ; import java.util.concurrent.CyclicBarrier; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors ; import java.util.Arrays; import java.util.List; import java.util.UUID; /** * @author zhuzhaoman
根据上面两种大的解决方案,xv6 实现了两种锁,自旋锁和休眠锁,下面来仔细看看:自旋锁结构定义struct spinlock { uint locked; // Is the lock held (),也就是说 xv6 不允许同一个 CPU 对同一个锁重复上锁。 FAQ基本函数说完,来聊聊一些遗留问题:Ⅰ xv6 的竞争条件有哪些?xv6 是个支持多处理器的系统,各个 CPU 之间可以并行执行,所以可能会出现同时访问公共资源的情况。 前面我们已经知道如果在 CPU 持有锁的阶段发生中断,中断服务程序可能也要取锁,那么就会死锁,所以 xv6 直接决定在取锁的时候就关中断,CPU 持有锁的整个阶段都处于关中断,只有释放锁的时候才可能开中断 休眠锁xv6 里面还提供了另一种锁,休眠锁,它在自旋锁的基础之上实现,定义如下:struct sleeplock { uint locked; // Is the lock held?
java 中的乐观锁基本都是通过 CAS 操作实现的,CAS 是一种更新的原子操作,比较当前值跟传入 值是否一样,一样则更新,否则失败。 java中的悲观锁就是Synchronized,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。 3.自旋锁 自旋锁原理非常简单,如果持有锁的线程能在很短时间内释放锁资源,那么那些等待竞争锁 的线程就不需要做内核态和用户态之间的切换进入阻塞挂起状态,它们只需要等一等(自旋), 等持有锁的线程释放锁后即可立即获取锁 但是如果锁的竞争激烈,或者持有锁的线程需要长时间占用锁执行同步块,这时候就不适合 使用自旋锁了,因为自旋锁在获取锁前一直都是占用 cpu 做无用功,占着 XX 不 XX,同时有大量 线程在竞争一个锁,会导致获取锁的时间很长 OnDeck; 5) Owner:当前已经获取到所资源的线程被称为 Owner; 6) !
悲观锁 & 乐观锁悲观锁:认为多个线程访问同一个共享变量冲突的概率较大,会在每次访问共享变量之前都去真正加锁。Java中的 synchronized 锁 和 ReentrantLock就是悲观锁。 Java中的CAS就是乐观锁,比较当前值(主内存中的值)与预期值(当前线程中的值,主内存中值的一份拷贝)是否一样,一样则更新,否则继续进行CAS操作。 读写锁Java 标准库提供了 ReentrantReadWriteLock 类, 实现了读写锁。 偏向锁偏向锁是JDK6时加入的一种锁优化机制: 在无竞争的情况下把整个同步都消除掉,连CAS操作都不去做了。 同步锁同步锁表示并发执行的多个线程,在同一时间内只允许一个线程访问共享数据。在java中 synchronized 锁就是同步锁。
可重入锁递归锁,同一个线程,外层函数获得锁,内层的也获得锁。 (String[] args) throws InterruptedException { CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6) } enum CountryEnum { ONE(1, "齐"), TWO(2, "楚"), THREE(3, "燕"), FOUR(4, "赵"), FIVE(5, "魏"), SIX(6, // 模拟三个停车位 Semaphore semaphore = new Semaphore(3); for (int i = 0; i < 6; i++) { new Thread finally { lock.unlock(); } }}多线程的判断用while if只适合两个线程的判断synchronized和lock的区别参考文章存在层次上synchronized: Java
java中的乐观锁基本都是通过CAS操作实现的,CAS是一种更新的原子操作,比较当前值跟传入值是否一样,一样则更新,否则失败。 java中的悲观锁就是Synchronized,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。 java中的锁 1.自旋锁 自旋锁原理非常简单,如果持有锁的线程能在很短时间内释放锁资源,那么那些等待竞争锁的线程就不需要做内核态和用户态之间的切换进入阻塞挂起状态,它们只需要等一等(自旋),等持有锁的线程释放锁后即可立即获取锁 synchronized会导致争用不到锁的线程进入阻塞状态,所以说它是java语言中一个重量级的同步操纵,被称为重量级锁,为了缓解上述性能问题,JVM从1.5开始,引入了轻量锁与偏向锁,默认启用了自旋锁 偏向锁 Java偏向锁(Biased Locking)是Java6引入的一项多线程优化。
前言 自从JDK1.5后,jdk新增一个并发工具包java.util.concurrent,提供了一系列的并发工具类。 而今天我们需要学习的是java.util.concurrent.lock也就是它下面的lock包,其中有一个最为常见类ReentrantLock, 我们知道ReentrantLock的功能是实现代码段的并发访问控制 通过它们我们就能实现锁。 在实现锁之前,我们需要考虑做为锁的使用者,锁会有哪几种? 通常来说,锁分为两种,一种是独占锁(排它锁,互斥锁),另一种就是共享锁了。 锁的实现 独占锁 独占锁又名互斥锁,同一时间,只有一个线程能获取到锁,其余的线程都会被阻塞等待。 公平锁与非公平锁 到此我们锁获取跟锁的释放已经分析的差不多。那么公平锁跟非公平锁的区别在于加锁的过程。
一、 Java锁 1.常见的锁有synchronized和Lock() ①synchronized 是jvm层面实现的,可以直接用,不过要锁住某个对象;lock是属于j.u.c包下的接口,用的时候要实现 @lock锁与synchronized相比,lock锁添加一些其他特性,如中断锁等候和定时锁等候。 2.悲观锁与乐观锁 ①悲观锁认为世界是悲观的,当去拿数据的时候就上锁,这样别人想拿这个锁就会阻塞直到拿到锁,传统的数据库用到了这种锁,像行锁,表锁等,读锁,写锁等,都是在做操作之前先上锁。 再比如Java里面的同步原语synchronized关键字的实现也是悲观锁。 ②乐观锁,认为一般并发是不会发生的,所以不会上锁。 基于CAS(无锁编程)实现,但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,可以使用版本号等机制(解决ABA问题)。乐观锁适用于多读的应用类型,这样可以提高吞吐量。
Java中导致饥饿的原因: 高优先级线程吞噬所有的低优先级线程的CPU时间。 线程被永久堵塞在一个等待进入同步块的状态,因为其他线程总是能在它之前持续地对该同步块进行访问。 传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制,比如行锁,表锁等,读锁,写锁等,都是在做操作之前先上锁。再比如Java里面的同步原语synchronized关键字的实现也是悲观锁。 在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式CAS实现的。 java中的Compare and Swap即CAS ,当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时,只有其中一个线程能更新变量的值,而其它线程都失败,失败的线程并不会被挂起,而是被告知这次竞争中失败, 从Java1.5开始JDK的atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA问题。
我们都知道在 Java 中为了保证一些操作的安全性,就会涉及到使用锁,但是你对 Java 的锁了解的有多少呢?Java 都有哪些锁?以及他们是怎么实现的,今天了不起就来说说关于 Java 的锁。 在 Java 中,乐观锁通常是通过版本号、时间戳或其他状态信息来实现的。以下是乐观锁在 Java 中的一些常见实现方式: 版本号机制: 数据表中增加一个“版本号”字段。 读取数据时,同时读取版本号。 ReentrantLock类: Java的java.util.concurrent.locks.ReentrantLock类提供了重入锁的实现,这是一种悲观锁。 递归锁 Java中的递归锁(ReentrantLock)是java.util.concurrent.locks包下提供的一种可重入的互斥锁,它是悲观锁的一种实现。 读写锁 Java中的读写锁(ReadWriteLock)是一种允许多个读线程和单个写线程访问共享资源的同步机制。
synchronized关键字,我们一般称之为“同步锁”,用它来修饰需要同步的方法和需要同步代码块,默认是当前对象作为锁的对象。 在用类修饰synchronized时(或者修饰静态方法),默认是当前类的Class对象作为锁的对象,故存在着方法锁、对象锁、类锁这样的概念。 先给出以下代码感受下代码执行的时候为什么需要同步? 其他线程打不开这个锁,只能在外边等该线程释放掉该锁,一般都都是执行玩所有代码逻辑主动释放锁),表示此方法是当前线程独占的,对应到上述业务中就是一次只能有一个队列报数。 numberOff(); }, "队列" + i).start(); } } } 代码执行结果如下: 最后用线程池将上述代码写一下: package ioo; import java.util.concurrent.ExecutorService ; import java.util.concurrent.Executors; class SynchronizedExample { protected static int num =
锁的概念及整理(简单理解) 公平锁与非公平锁 公平锁: 特点:多个线程在等待同一把锁,等待时间最长的将获得锁 优点:所有的线程都能获得资源,不会饿死在队列中 缺点:吞吐量下降,除了队列中的第一个线程,其余线程都会被阻塞 ,函数能够顺利获得该对象的锁,那么这样的锁便是可重入锁。 为了保证进程顺利运行,那么就需要 f2 能够获得 f1 得到的锁,这样重复得到的锁被称之为可重入锁 公平锁与非公平锁 公平锁 概念: 当发生线程之间对于锁的竞争时,如果线程按照进入等待队列的先后次序获得锁 非公平锁 概念: 当线程竞争锁时,线程不用按照先来后到的顺序,谁先抢到锁,那个锁就是谁的,这样的锁便被称为非公平锁 自旋锁 自旋锁: 特点:当一个线程拿不到锁时,并不会放弃 CPU ,而是通过循环去不停的尝试去获取锁 ,这就是所谓的自旋锁 示例: JUC 中 Atomic 类,皆是带有自选性质的锁 偏向锁 偏向锁 特点:偏向锁的意思是锁会偏向于第一个获得它的线程,当锁对象第一次被其他线程获取时,虚拟机会将线程的 id
参考链接: 了解Java中的类和对象 前言 之前看到过一篇文章,写的就是Java关键字synchronized的类锁和对象锁,今天想重温一下无奈发现文章已经搜索不到,百度之大部分都是重复的那么几篇文章 Java的 synchronized 锁的是对象,也只锁对象: 对象锁是基于对堆内存内对象的头部加锁信息; 类锁是基于对类对应的 java.lang.Class对象加锁信息; 特别的, synchronized 想获得一个Java的对象,则需要先获得Java的一个类,这便是Java的类加载。 monitorexit指令, 他们在JVM里的实现: monitorenter(参考:https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6. monitorexit(参考:https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html#jvms-6.5.monitorexit)
明确java线程切换的代价,是理解java中各种锁的优缺点的基础之一。 基础知识之三:markword 在介绍java锁之前,先说下什么是markword,markword是java对象数据结构中的一部分,要详细了解java对象的结构可以点击这里,这里只做markword的详细介绍 了解了markword结构,有助于后面了解java锁的加锁解锁过程; 小结 前面提到了java的4种锁,他们分别是重量级锁、自旋锁、轻量级锁和偏向锁, 不同的锁有不同特点,每种锁只有在其特定的场景下 偏向锁 Java偏向锁(Biased Locking)是Java6引入的一项多线程优化。 当前线程使用CAS将对象头的Mark Word替换为锁记录指针,如果成功,当前线程获得锁 5. 如果失败,表示其他线程竞争锁,当前线程便尝试使用自旋来获取锁。 6.
今天我们来聊下线程中的悲观锁和乐观锁,首先提到"悲观锁","乐观锁"提到这两个名词,大家可能会先想到数据库。注意啦,我们这里讲的是多线程中的锁,而不是数据库中的锁(没听过的童鞋,可以百度了解下。 大概思想同线程中的悲乐锁思想差不多)。在Java中,常用Api提供的锁就是synchronized和lock,以及CAS。不知道大家有没有这样的疑惑,我什么场景下用哪把锁最为合适。 ? 这里最典型的是java.util.concurrent并发包中的递增操作就通过CAS自旋实现的。 在不使用锁(没有线程被阻塞)的情况下实现多线程之间的变量同步。 ? 总结: 这里我们可以得出悲观锁适合写操作多的场景,先加锁可以保证写操作时数据正确。 乐观锁适合读操作多的场景,不加锁的特点能够使其读操作的性能大幅提升。不过从jdk1.8之后java已经对synchronized做了优化,性能上有了大幅度的提升。
由于具体业务场景的需求,需要保证数据在分布式环境下的正确更新,所以研究了一下Java中分布式锁的实现。 Java分布式锁的实现方式主要有以下三种: 数据库实现的乐观锁 Redis实现的分布式锁 Zookeeper实现的分布式锁 其中,较常用的是前两种方式,但是数据库实现方式需要较多的数据库操作,所以最终选择的是用 第一,Redis锁需要有一个超时时间,这样即便某个持有锁的节点挂了,也不到导致其他节点死锁,保证每个锁有一个UniqueId;第二,每个锁需要有一个UniqueId,确保当一个线程执行完一个任务去释放锁的时候释放的一定是自己的锁 ,否则可能存在一种场景,就是一个线程释放锁的时候,它的锁可能已经超时被释放了,而因为缺少一个UniqueId,它却释放了另一个线程的锁 基于以上两点的考虑,分别设计了获取锁和释放锁的api。 若做check的时候,检查得到确实是这个锁的UniqueId,但是在执行del方法之前,这个锁已经超时,然后新的线程也已经获取到锁了,那么del删掉的锁,便不是自己的锁,而是下一个线程的锁。
锁的实现方式 Java中锁的实现方式有两种:synchronized关键字和并发包中的锁类。 synchronized 关键字是最基本也是最常见的一种同步方式。 自适应自旋锁 自适应自旋锁是对自锁锁的一种优化。当一个线程自旋后成功获得了锁,那么下次自旋的次数就会增加。因为虚拟机认为,既然上次自旋期间成功拿到了锁,那么后面的自旋会有很大几率拿到锁。 因为一个是类锁另一个是对象锁。类锁和对象锁是两个不一样的锁,控制着不同的区域,它们互不干扰。 Java会在位置3和位置4之间插入一个获取屏障,在位置18和19之间插入一个释放屏障,这两个屏障保证临界区内的任何操作都不会被指令重排序到临界区之外。加上锁的排他性,临界区内的操作便具有了原子性。 总结: 同步操作的实现,需要给对象关联一个互斥体,这个互斥体就可以叫做锁 锁的作用是,保证同一竞争资源在同一时刻只会有一个线程占有 Java中锁的实现方式有两种:synchronized关键字和并发包中的锁类
互斥锁与读写锁 其实是独享锁与共享锁具体说法;互斥锁Java中实现就是ReentrantLock,而读写锁Java实现是ReadWriteLock。 分段锁 实质上是一种锁的策略,并不是具体的锁。 同步代码一直被一个线程访问,线程自动获取锁。 Java偏向锁是Java6引入的一项多线程优化。 Java中一种全局暂停现象,全局停顿,所有Java代码停止,native代码可以执行,但不能与JVM交互。 多个线程在不同时间段请求同一把锁,也就是没有竞争的情况下,Java虚拟机就会采用轻量级锁,来避免重量级锁阻塞以及重复唤醒。 重量级锁 它是Java中的基础锁,在这种状态下,Java虚拟机会阻塞加锁失败的线程,并且在目标锁被释放的时候,唤醒这些线程。Java中synchronized就是一种重量级锁。