11.png
乐观锁与悲观锁
乐观锁和悲观锁是一个宏观上的分类，它并不是指特定的哪个锁。而是在并发情况下两种不同的策略。
乐观锁
就是很乐观，每次去使用数据的时候都认为不会有其他线程修改数据，所以不会上锁。在更新数据的时候，则会在更新之前先判断有没有别的线程更新了这个数据，如果有，则重新读取，再次尝试更新，直到更新成功，或者报错哦放弃更新。如果没有，则当前线程将自己修改的数据成功写入。
悲观锁
就是很悲观，认为每次去使用数据的时候一定有其他线程来修改数据，所以在获取数据的时候会先加锁，确保数据不被修改。这样其他线程拿数据的时候就会被挡住，直到锁释放。
乐观锁在 Java 中是通过无锁编程实现，通常采用 CAS 算法，在 Java 中，synchronized 和 Lock 的实现类都是悲观锁。
乐观锁基础--CAS
CAS 全称 Compare-and-Swa，即 比较并替换。
比较：读取到一个值 A，在将其更新为 B 之前，检查原来的值是否为 A（未被其他线程修改过）
替换：如果是 A，则把 A 更新为 B，结束，否则不会更新。
比较和替换都是原子操作，可以理解为瞬间完成，下面模仿写一个乐观锁的逻辑伪代码：
public void test(){
int data = 123; //数据
//更新数据的线程会进行如下操作
while(true){
int oldData = data;
int newData = doSomething(oldData);
//模拟CAS操作
if(data==oldData){ //比较，检查 data 有没有被改变，没有的话更新数据，否则一直循环判断比较
data = newData;
break;
}
}
}
Java 是通过 native 方法实现的 CAS。Android 中原子类就是使用 CAS 乐观锁，比如 AtomicInteger 等。
乐观锁的特点是回滚重试，悲观锁的特点是阻塞事务，在写操作比较少的情况下，即冲突很少发生的场景中，使用乐观锁可以省去锁的开销，加大了系统的吞吐量。但是如果在冲突经常发生的情况下，乐观锁会不断进行重试，反而降低了性能，所以这时候悲观锁比较合适。
所以总结：
● 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。
CAS 虽然高效，但是也存在三大问题：
- ABA 问题：即内存值原来是 A，后来被修改成 B，然后又被修改成 A，那么在 CAS 检查时会发现值没有变化，但实际上是变化了的。解决版本是在变量前面加版本号，每次更新时版本号加一，变化过程就变成了：
A-B-A >> 1A-2B-3A - 循环时间长开销大：CAS 如果长时间不成功，会导致其一直自旋，给 CUP 带来开销
- 只能保证一个共享变量的原子操作：对多个共享变量操作时，CAS 无法保证操作的原子性。
synchronized(读：星隔来) 与 Lock interface
Java 的两种加锁方式：一种是使用 synchronized 关键字，一种是实现 Lock 接口。
synchronized ：
● 修饰普通方法
● 修饰静态方法
● 修饰代码块
synchronized 的锁升级过程
class Test{
private static final Object object = new Object();
public void test(){
synchronized(object) { // do something
}
}
}
当使用 synchronized 锁住某个代码块的时候，一开始锁对象（即上面 object）并不是重量级锁。而是偏向锁。
偏向锁的字面意思就是 “偏向于第一个获取它的线程”的锁，线程执行完同步代码块之后，并不会主动释放偏向锁。
当第二次到达同步代码块时，线程会判断此时持有锁的线程是否就是自己，如果是则正常往下执行。由于之前没有释放，这里就不需要再重新加锁，如果重头到尾都是一个线程在使用锁，很明显偏向锁几乎没有额外开销，性能极高。
一旦第二个线程加入来锁竞争，偏向锁会转换为轻量级锁。
锁竞争：如果多个线程轮流获取一个锁，但是每次获取的时候都很顺利，没有发生阻塞，就不存在锁竞争，只有当某个线程获取锁的时候，发现锁已经被占用，需要等待释放，则说明发生了锁竞争。
在轻量锁状态上如果继续发生锁竞争，没有抢到锁写得线程会进行自旋操作，即在一个循环中不停地判断释放可以获取锁。获取锁的操作，就是通过 CAS 操作修改对象头里面的锁标志位。先比较当前锁标记位是否为释放状态，如果是，将其设置为锁定状态，当前线程就算持有了锁，然后线程将当前锁的持有者信息改为自己。
当获取锁的线程操作时间很长时，比如进行复杂计算，那么其他等待锁的线程就会进入长时间的自旋操作，其实这时候相当于只有一个线程在工作，其他线程什么都做不了，这种现象称为 忙等。
忙等 是有限度的，JVM 有一个计数器来记录自旋次数，默认允许循环 10 次。
如果锁竞争严重，当某个线程的自旋次数达到最大时，会将轻量级锁升级为重量级锁（修改方法依然是通过CAS修改锁标志位，但不修改持有锁的线程 ID），当后续线程尝试获取锁时，会发现被占用的锁是重量级锁，则直接将自己挂起，等待释放锁的线程去唤醒。
可重入锁（递归锁）
可重入锁的意思是“可以重新进入的锁”，即允许同一个线程多次获取同一把锁。
比如在一个递归函数里有加锁操作，那么递归函数会自己阻塞自己吗？如果不会，则这么锁就是可重入锁。
Java 中以 Reentrant 开头命名的锁都是可重入锁，而且 JDK 提供的所有现成 Lock 的实现类，包括 synchronized 关键字锁都是可重入的。
公平锁和非公屏锁
如果多线程申请一把公平锁，那么获得锁的线程在释放锁的时候，先申请的先得到，很公平。
如果是非公平锁，后申请的线程可能先获取锁，是随机获取还是其他方式，根据实现的算法而定。
如果没有特殊要求，优先考虑使用非公平锁。而对于 synchronized 锁而言，它只能是一种非公平锁，没有任何方式使其变成公平锁。
可中断锁
意思是可以响应中断的锁。
Java 中没有提供任何可以直接中断线程的方法，只提供中断机制。
当线程A 向线程B 发出停止运行请求时，就是调用 Thread.interrupt() 方法。但线程B 不会立即停止运行，而是自行选择在合适的时间点以自己的方式响应中断，也可以直接忽略此中断。
也就是说，Java 不能直接中断线程，只是设置了状态为响应中断的状态，需要被中断的线程自己决定怎么处理。
如果线程 A 持有锁，线程 B 等待持获取该锁。由于线程 A 持有锁的时间过长，线程 B 不想继续等了，我们可以让线程 B 中断自己或者在别的线程里面中断 B，这种就是 可中断锁。
synchronized 锁是不可中断锁，而 Lock 的实现类都是 可中断锁。
共享锁
字面意思是多个线程可以共享一个锁。一般用共享锁都是在读数据的时候，比如我们可以允许 10 个线程同时读取一份共享数据，这时候我们可以设置一个有 10 个凭证的共享锁。
互斥锁
字面意思是线程之间互相排斥的锁，也就是表明锁只能被一个线程拥有。在 Java 中， ReentrantLock、synchronized 锁都是互斥锁。
网友评论