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synchronized和volatile

synchronized和volatile

作者: 打小就安静 | 来源:发表于2017-08-05 16:22 被阅读0次

synchronized

      在JDK 5之前Java语言是靠synchronized关键字保证同步的,这会导致有锁(后面的章节还会谈到锁)。

锁机制存在以下问题:

(1)在多线程竞争下,加锁、释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时,引起性能问题。

(2)一个线程持有锁会导致其它所有需要此锁的线程挂起。

(3)如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁会导致优先级倒置,引起性能风险。

 volatile是不错的机制,但是volatile不能保证原子性。因此对于线程同步最终还是要回到锁机制上来。

  synchronized实现同步的基础:Java中的每一个对象都可以作为锁。具体表现为以下3种形式。 

    •对于普通同步方法,锁是当前实例对象。 

    •对于静态同步方法,锁是当前类的Class对象。  

    •对于同步方法块,锁是Synchonized括号里配置的对象。

      独占锁是一种悲观锁,synchronized就是一种独占锁,会导致其它所有需要锁的线程挂起,等待持有锁的线程释放锁 .从javaSE 1.6之后,为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗,引入了“偏向锁”和“轻量级锁”.自此,锁一共有4种状态,级别从低到高依次是:无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态和重量级锁状态,这几个状态会随着竞争情况逐渐升级。锁可以升级但不能降级,意味着偏向锁升级成轻量级锁后不能降级成偏向锁。这种锁升级却不能降级的策略,目的是为了提高获得锁和释放锁的效率. 这几种锁各自特性如下:

提到了自旋的概念,也顺带提下:

自旋锁的概念

首先是一种锁,与互斥锁相似,基本作用是用于线程(进程)之间的同步。与普通锁不同的是,一个线程A在获得普通锁后,如果再有线程B试图获取锁,那么这个线程B将会挂起(阻塞);试想下,如果两个线程资源竞争不是特别激烈,而处理器阻塞一个线程引起的线程上下文的切换的代价高于等待资源的代价的时候(锁的已保持者保持锁时间比较短),那么线程B可以不放弃CPU时间片,而是在“原地”忙等,直到锁的持有者释放了该锁,这就是自旋锁的原理,可见自旋锁是一种非阻塞锁。

二、自旋锁可能引起的问题:

1.占据CPU时间过长:如果锁的当前持有者长时间不释放该锁,那么等待者将长时间的占据cpu时间片,导致CPU资源的浪费,因此可以设定一个时间,当锁持有者超过这个时间不释放锁时,等待者会放弃CPU时间片阻塞;

2.容易引发死锁问题:试想一下,有一个线程连续两次试图获得自旋锁(比如在递归程序中),第一次这个线程获得了该锁,当第二次试图加锁的时候,检测到锁已被占用(其实是被自己占用),那么这时,线程会一直等待自己释放该锁,而不能继续执行,这样就引起了死锁。因此递归程序使用自旋锁应该遵循以下原则:递归程序决不能在持有自旋锁时调用它自己,也决不能在递归调用时试图获得相同的自旋锁。


volatile的定义:

  Java语言规范第3版中对volatile的定义如下:Java编程语言允许线程访问共享变量,为了确保共享变量能被准确和一致地更新,线程应该确保通过排他锁单独获得这个变量。Java语言提供了volatile,在某些情况下比锁要更加方便。如果一个字段被声明成volatile,Java线程内存模型确保所有线程看到这个变量的值是一致的。

1.volatile是轻量级的synchronized,它在多处理器开发中保证了共享变量的“可见性”。可见性的意思是当一个线程修改一个共享变量时,另外一个线程能读到这个修改的值.

2.volatile比synchronized的使用和执行成本更低,因为它不会引起线程上下文的切换和调度。

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