redis锁

1、单节点的redis锁
优点：快
缺点：不安全（redis节点断电，网络不通，锁过期等等）

2、多节点redis锁，即RedLock
参考文章：https://www.cnblogs.com/baichunyu/p/11631750.html

优点：快，相对安全(上了分布式redis，解决了单点问题)
缺点：还是不完全安全。

为啥说它相对安全呢？
可以参考这篇文章：https://www.cnblogs.com/baichunyu/p/11631777.html
英文博客：How to do distributed locking

总结下：应用client1自己由于gc导致STW的话，有可能因为时间过长，导致redLock的key过期，其他应用client2获取到锁，导致不安全。gc只是其中一个原因，还包括：网络包的延迟，cpu抢占，页中断等等可能造成pause的地方，都是不安全的。

二、synchronized锁

我根据图总结了下：
1、无竞争情况下，是偏向锁。不管是单线程，还是多线程交替执行，只要没有竞争发生。
2、轻量级锁：只要出现一次竞争，升级为轻量级。并且竞争不激烈（自旋次数内都能拿到锁），就一直在轻量级锁
3、只要有一个竞争线程在自旋次数达到拿不到锁，它就把锁升级为重量级锁。
锁只能膨胀，不能缩小。

原文地址：https://blog.csdn.net/wojiao228925661/article/details/100145157

啃碎并发（七）：深入分析Synchronized原理

synchronized重量级锁是通过JVM的monitor来实现的，monitor是基于操作系统的mutex来实现。JVM的monitor用来实现可重入，等待队列，阻塞队列等等JVM层面的功能。monitor在JVM是c++实现，结构如下：

ObjectMonitor() {
    _header       = NULL;
    _count        = 0;
    _waiters      = 0,
    _recursions   = 0;
    _object       = NULL;
    _owner        = NULL;
    _WaitSet      = NULL;
    _WaitSetLock  = 0 ;
    _Responsible  = NULL ;
    _succ         = NULL ;
    _cxq          = NULL ;
    FreeNext      = NULL ;
    _EntryList    = NULL ;
    _SpinFreq     = 0 ;
    _SpinClock    = 0 ;
    OwnerIsThread = 0 ;

很明显里面的_owner用来实现重入功能，_WaitSet用来实现等待队列，_EntryList实现阻塞队列。

_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
_recursions：锁的重入次数
_count：用来记录该线程获取锁的次数

多线程获取锁的时候，会先进入_EntryList排队，然后monitor会选择对头拿锁。然后其他线程继续在_EntryList阻塞着。等到获取线程锁执行wait()，暂时放弃锁的时候，该线程会自动进入_WaitSet等待被唤醒（没唤醒前是不参与竞争锁的），然后唤醒_EntryList其中一个线程。如果这个时候条件到达换行了_WaitSet里面的某个线程，那么它会加入到_EntryList和其他正在竞争锁的线程一起，重新竞争锁。

image.png

PS：序号4的线程，在被notify唤醒后，不应该直接进入The Owner。它应该进入阻塞队列，一同参与竞争锁。

四、CAS乐观锁，JVM是如何实现呢？

既然synchronized重量级锁是通过系统调用mutex lock来实现，它要发生用户态到内核态的切换，代价太高。那么CAS是怎么实现原子性的呢？它怎么就不需要用户态到内核态的切换？
cas不需要调用系统命令，所以无需用户态到内核态的切换。那为啥它不需要系统命令呢？因为现代cpu提供了cas原子性指令，帮助了JVM实现。那么提供了这个cas指令，就一定不需要系统调用吗？其实还有个关键特征，就是这个cpu提供的cas指令不是特权指令。如果它是特权指令，只能有操作系统来执行，那么就算有cas指令，JVM用它的话照样会发生用户态到内核态切换，代价照样高。所以，幸好cpu的cas指令不是特权指令，就像普通的load,push等等大多数指令一样，不是特权指令。

JDK提供CAS的api，具体实现是JVM的JNI来做的。JNI是c++的，它通过直接调用cpu指令来实现。如下：

UNSAFE_ENTRY(jboolean, Unsafe_CompareAndSetInt(JNIEnv *env, jobject unsafe, jobject obj, jlong offset, jint e, jint x)) {
  oop p = JNIHandles::resolve(obj);
  jint* addr = (jint *)index_oop_from_field_offset_long(p, offset);
  // 调用Atomic.cpp中的cmpxchg()
  return (jint)(Atomic::cmpxchg(x, addr, e)) == e;
} UNSAFE_END

没有发生系统调用，就达到了原子性了吧！