碼上歡樂
相關內容    簡體    繁體

Java鎖機制了解一下

本文轉載自   查看原文   2018-04-24 19:35   2267    Java

前言

回顧前面：

只有光頭才能變強！

本文章主要講的是Java多線程加鎖機制，有兩種：

  • Synchronized
  • 顯式Lock

不得不嘮叨幾句：

  • 在《Java核心技術卷 一》是先講比較難的顯式Lock，而再講的是比較簡單的Synchronized
  • 而《Java並發編程實戰》在前4章零散地講解了Synchronized，將顯式Lock放到了13章

其實都比較坑，如果能先系統講了Synchronized鎖機制，接着講顯式Lock鎖機制，那就很容易理解了。也不需要跨那么多章節。

那么接下來我們就開始吧~

一、synchronized鎖

1.1synchronized鎖是什么？

synchronized是Java的一個關鍵字，它能夠將代碼塊(方法)鎖起來

  • 它使用起來是非常簡單的，只要在代碼塊(方法)添加關鍵字synchronized，即可以實現同步的功能~

    public synchronized void test() {
        // 關注公眾號Java3y
        // doSomething
    }

synchronized是一種互斥鎖

  • 一次只能允許一個線程進入被鎖住的代碼塊

synchronized是一種內置鎖/監視器鎖

  • Java中每個對象都有一個內置鎖(監視器,也可以理解成鎖標記)，而synchronized就是使用對象的內置鎖(監視器)來將代碼塊(方法)鎖定的！

1.2synchronized用處是什么？

  • synchronized保證了線程的原子性。(被保護的代碼塊是一次被執行的，沒有任何線程會同時訪問)
  • synchronized還保證了可見性。(當執行完synchronized之后，修改后的變量對其他的線程是可見的)

Java中的synchronized，通過使用內置鎖，來實現對變量的同步操作，進而實現了對變量操作的原子性和其他線程對變量的可見性，從而確保了並發情況下的線程安全。

1.3synchronized的原理

我們首先來看一段synchronized修飾方法和代碼塊的代碼：


public class Main {
	//修飾方法
    public synchronized void test1(){

    }

	
    public void test2(){
		// 修飾代碼塊
        synchronized (this){

        }
    }
}

來反編譯看一下：

同步代碼塊：

  • monitorenter和monitorexit指令實現的

同步方法（在這看不出來需要看JVM底層實現）

  • 方法修飾符上的ACC_SYNCHRONIZED實現。

synchronized底層是是通過monitor對象，對象有自己的對象頭，存儲了很多信息，其中一個信息標示是被哪個線程持有。

具體可參考：

1.4synchronized如何使用

synchronized一般我們用來修飾三種東西：

  • 修飾普通方法
  • 修飾代碼塊
  • 修飾靜態方法

1.4.1修飾普通方法：

用的鎖是Java3y對象(內置鎖)


public class Java3y {


    // 修飾普通方法，此時用的鎖是Java3y對象(內置鎖)
    public synchronized void test() {
        // 關注公眾號Java3y
        // doSomething
    }

}

1.4.2修飾代碼塊：

用的鎖是Java3y對象(內置鎖)--->this


public class Java3y {
    
    public  void test() {
        
        // 修飾代碼塊，此時用的鎖是Java3y對象(內置鎖)--->this
        synchronized (this){
            // 關注公眾號Java3y
            // doSomething
        }
    }
}

當然了，我們使用synchronized修飾代碼塊時未必使用this，還可以使用其他的對象(隨便一個對象都有一個內置鎖)

所以，我們可以這樣干：

public class Java3y {


    // 使用object作為鎖(任何對象都有對應的鎖標記，object也不例外)
    private Object object = new Object();


    public void test() {

        // 修飾代碼塊，此時用的鎖是自己創建的鎖Object
        synchronized (object){
            // 關注公眾號Java3y
            // doSomething
        }
    }

}

上面那種方式(隨便使用一個對象作為鎖)在書上稱之為-->客戶端鎖，這是不建議使用的。

書上想要實現的功能是：給ArrayList添加一個putIfAbsent()，這需要是線程安全的。

假定直接添加synchronized是不可行的

使用客戶端鎖，會將當前的實現與原本的list耦合了：

書上給出的辦法是使用組合的方式(也就是裝飾器模式)

1.4.3修飾靜態方法

獲取到的是類鎖(類的字節碼文件對象)：Java3y.class

public class Java3y {

    // 修飾靜態方法代碼塊，靜態方法屬於類方法，它屬於這個類，獲取到的鎖是屬於類的鎖(類的字節碼文件對象)-->Java3y.class
    public synchronized void test() {

        // 關注公眾號Java3y
        // doSomething
    }
}

1.4.4類鎖與對象鎖

synchronized修飾靜態方法獲取的是類鎖(類的字節碼文件對象)，synchronized修飾普通方法或代碼塊獲取的是對象鎖。

  • 它倆是不沖突的，也就是說：獲取了類鎖的線程和獲取了對象鎖的線程是不沖突的！

public class SynchoronizedDemo {

    //synchronized修飾非靜態方法
    public synchronized void function() throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i <3; i++) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("function running...");
        }
    }
    //synchronized修飾靜態方法
    public static synchronized void staticFunction()
            throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("Static function running...");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        final SynchoronizedDemo demo = new SynchoronizedDemo();

        // 創建線程執行靜態方法
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            try {
                staticFunction();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        // 創建線程執行實例方法
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            try {
                demo.function();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        // 啟動
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

結果證明：類鎖和對象鎖是不會沖突的！

1.5重入鎖

我們來看下面的代碼：


public class Widget {

	// 鎖住了
	public synchronized void doSomething() {
		...
	}
}

public class LoggingWidget extends Widget {

	// 鎖住了
	public synchronized void doSomething() {
		System.out.println(toString() + ": calling doSomething");
		super.doSomething();
	}
}
  1. 當線程A進入到LoggingWidget的doSomething()方法時，此時拿到了LoggingWidget實例對象的鎖。
  2. 隨后在方法上又調用了父類Widget的doSomething()方法，它又是被synchronized修飾。
  3. 那現在我們LoggingWidget實例對象的鎖還沒有釋放，進入父類Widget的doSomething()方法還需要一把鎖嗎？

不需要的！

因為鎖的持有者是“線程”，而不是“調用”。線程A已經是有了LoggingWidget實例對象的鎖了，當再需要的時候可以繼續“開鎖”進去的！

這就是內置鎖的可重入性。

1.6釋放鎖的時機

  1. 當方法(代碼塊)執行完畢后會自動釋放鎖，不需要做任何的操作。
  2. 當一個線程執行的代碼出現異常時，其所持有的鎖會自動釋放。
  • 不會由於異常導致出現死鎖現象~

二、Lock顯式鎖

2.1Lock顯式鎖簡單介紹

Lock顯式鎖是JDK1.5之后才有的，之前我們都是使用Synchronized鎖來使線程安全的~

Lock顯式鎖是一個接口，我們來看看：

隨便翻譯一下他的頂部注釋，看看是干嘛用的：

可以簡單概括一下：

  • Lock方式來獲取鎖支持中斷、超時不獲取、是非阻塞的
  • 提高了語義化，哪里加鎖，哪里解鎖都得寫出來
  • Lock顯式鎖可以給我們帶來很好的靈活性，但同時我們必須手動釋放鎖
  • 支持Condition條件對象
  • 允許多個讀線程同時訪問共享資源

2.2synchronized鎖和Lock鎖使用哪個

前面說了，Lock顯式鎖給我們的程序帶來了很多的靈活性，很多特性都是Synchronized鎖沒有的。那Synchronized鎖有沒有存在的必要？？

必須是有的！！Lock鎖在剛出來的時候很多性能方面都比Synchronized鎖要好，但是從JDK1.6開始Synchronized鎖就做了各種的優化(畢竟親兒子，牛逼)

所以，到現在Lock鎖和Synchronized鎖的性能其實差別不是很大！而Synchronized鎖用起來又特別簡單。Lock鎖還得顧忌到它的特性，要手動釋放鎖才行(如果忘了釋放，這就是一個隱患)

所以說，我們絕大部分時候還是會使用Synchronized鎖，用到了Lock鎖提及的特性，帶來的靈活性才會考慮使用Lock顯式鎖~

2.3公平鎖

公平鎖理解起來非常簡單：

  • 線程將按照它們發出請求的順序來獲取鎖

非公平鎖就是：

  • 線程發出請求的時可以“插隊”獲取鎖

Lock和synchronize都是默認使用非公平鎖的。如果不是必要的情況下，不要使用公平鎖

  • 公平鎖會來帶一些性能的消耗的

四、最后

本文講了synchronized內置鎖和簡單描述了一下Lock顯式鎖，總得來說：

  • synchronized好用，簡單，性能不差
  • 沒有使用到Lock顯式鎖的特性就不要使用Lock鎖了。

Lock鎖這里只是介紹了一些些，明天會詳解它的相關子類和需要注意的地方，敬請期待~

之前在學習操作系統的時候根據《計算機操作系統-湯小丹》這本書也做了一點點筆記，都是比較淺顯的知識點。或許對大家有幫助

參考資料：

如果文章有錯的地方歡迎指正，大家互相交流。習慣在微信看技術文章，想要獲取更多的Java資源的同學，可以關注微信公眾號:Java3y。為了大家方便，剛新建了一下qq群：742919422，大家也可以去交流交流。謝謝支持了！希望能多介紹給其他有需要的朋友

文章的目錄導航：


免責聲明！

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用，本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益，請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



猜您在找 了解一下 Java 8 Predicate 函數接口 COW奶牛！Copy On Write機制了解一下 JWT了解一下 littlefs了解一下 Nginx 了解一下？ java創建線程的幾種方式，了解一下 Hello——Java10新特性，請了解一下 簡單了解一下 Nginx 簡單了解一下 EasyExcel async/await，了解一下？
 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM