併發安全的特性 原子性 鎖

2021-10-03 08:59:05 字數 3698 閱讀 6256

jdk為我們提供了兩種我們比較常見的鎖,分別是:

第一種,就是我們比較熟悉的synchronized:依賴於jvm的關鍵字。

第二種,是lock:依賴特殊的cpu指令,**實現,reektrantlock。

主要有以下幾種使用方法:

大括號括起來的**,作用於呼叫的物件。指定加鎖物件,對給定物件加鎖,進入同步**庫前要獲得給定物件的鎖。和 synchronized 方法一樣,synchronized(this)**塊也是鎖定當前物件的。synchronized 關鍵字加到 static 靜態方法和synchronized(class)**塊上都是是給 class 類上鎖。這裡再提一下:synchronized關鍵字加到非 static 靜態方法上是給物件例項上鎖。另外需要注意的是:盡量不要使用 synchronized(string a) 因為jvm中,字串常量池具有緩衝功能!

子類繼承該方法時,不能繼承synchronized關鍵字,作用在同乙個物件。

private

static object obj =

newobject()

;//修飾乙個**塊(作用在同乙個物件)

public

void

test1

(int j)

- {}"

, j, i);}

}}//修飾乙個方法(子類繼承該方法時,不能繼承synchronized關鍵字)

//作用在同乙個物件

public

synchronized

void

test2

(int j)

- {}"

, j, i);}

}public

static

void

main

(string[

] args)

throws executionexception, interruptedexception ).

get())

; executorservice.

submit((

)->);

executorservice.

shutdown()

;}

這個例子的結果是,當同乙個物件呼叫被synchronized修飾的**塊或者修飾的例項方法,執行緒1執行完畢之後,執行緒2才可以繼續執行。讀者可以自行更改呼叫方法或者呼叫方法的物件,觀察執行結果會有什麼不同。

子類繼承該方法時,不能繼承synchronized關鍵字,作用於當前類物件加鎖,進入同步**前要獲得當前類物件的鎖也就是給當前類加鎖,會作

用於類的所有物件例項,因為靜態成員不屬於任何乙個例項物件,是類成員(static 表明這是該類的乙個靜態資源,不管new了多少個物件,只有乙份,所以對該類的所有物件都加了鎖)。所以如果乙個執行緒a呼叫乙個例項物件的非靜態 synchronized 方法,而執行緒b需要呼叫這個例項物件所屬類的靜態 synchronized 方法,是允許的,不會發生互斥現象,因為訪問靜態 synchronized 方法占用的鎖是當前類的鎖,而訪問非靜態synchronized 方法占用的鎖是當前例項物件鎖。

//修飾乙個類(作用在使用該方法的所有物件)

public

static

void

test1

(int j)

- {}"

, j, i);}

}}//修飾乙個靜態方法(子類繼承該方法時,不能繼承synchronized關鍵字)

//作用在使用該方法的所有物件

public

synchronized

static

void

test2

(int j)

- {}"

, j, i);}

}public

static

void

main

(string[

] args));

executorservice.

execute((

)->);

executorservice.

shutdown()

;}

同樣的這個例子的結果是,當不同物件呼叫被synchronized修飾的類的方法或者修飾的靜態方法,依然是執行緒1執行完畢之後,執行緒2才可以繼續執行,這就說明這兩種方式是進入同步**前要獲得當前類物件的鎖。

jdk1.6 對鎖的實現引入了大量的優化,如偏向鎖、輕量級鎖、自旋鎖、適應性自旋鎖、鎖消除、鎖粗化等技術來減少鎖操作的開銷。

鎖主要存在四中狀態,依次是:無鎖狀態、偏向鎖狀態、輕量級鎖狀態、重量級鎖狀態,他們會隨著競爭的激烈而逐漸公升級。注意鎖可以公升級不可降級,這種策略是為了提高獲得鎖和釋放鎖的效率。

偏向鎖和輕量級鎖的目的很像,都是為了在沒有多執行緒競爭的情況下,減少傳統鎖對作業系統互斥量產生的效能消耗。

輕量級鎖在無競爭的情況下會使用cas操作代替互斥量來保證一定的執行緒安全,但是偏向鎖會將整個同步都去掉。

當第乙個執行緒獲取到偏向鎖,在沒有其他執行緒獲得鎖的情況下,則執行緒就不需要進行同步。在競爭比較激烈的情況下,偏向鎖並不會直接膨脹為重量級鎖,而是先公升級為輕量級鎖。

輕量級鎖不是為了代替重量級鎖,它的本意是在沒有多執行緒競爭的前提下,減少傳統的重量級鎖使用作業系統互斥量產生的效能消耗,因為使用輕量級鎖時,不需要申請互斥量。另外,輕量級鎖的加鎖和解鎖都用到了cas操作。

輕量級鎖能夠提公升程式同步效能的依據是「對於絕大部分鎖,在整個同步週期內都是不存在競爭的」,這是乙個經驗資料。如果沒有競爭,輕量級鎖使用 cas 操作避免了使用互斥操作的開銷。但如果存在鎖競爭,除了互斥量開銷外,還會額外發生cas操作,因此在有鎖競爭的情況下,輕量級鎖比傳統的重量級鎖更慢!如果鎖競爭激烈,那麼輕量級將很快膨脹為重量級鎖!

輕量級鎖不能滿足的時候,為了避免線**的在作業系統層面被掛起,所以加入了自旋鎖。執行緒的阻塞,掛起、恢復執行緒,這屬於使用者態向核心態轉換會消耗大量時間。

一般情況下,執行緒占用鎖的時間不會太長,所以為了這一點時間就將執行緒阻塞是得不償失的,這樣就出現了自旋鎖。為了讓乙個執行緒等待,我們只需要讓執行緒執行乙個忙迴圈(自旋),這項技術就叫做自旋。

在 jdk1.6 中引入了自適應的自旋鎖。自適應的自旋鎖帶來的改進就是:自旋的時間不在固定了,而是和前一次同乙個鎖上的自旋時間以及鎖的擁有者的狀態來決定,虛擬機器變得越來越「聰明」了。

鎖消除理解起來很簡單,它指的就是虛擬機器即使編譯器在執行時,如果檢測到那些共享資料不可能存在競爭,那麼就執行鎖消除。鎖消除可以節省毫無意義的請求鎖的時間。

原則上,我們再編寫**的時候,總是推薦將同步快的作用範圍限制得盡量小——只在共享資料的實際作用域才進行同步,這樣是為了使得需要同步的運算元量盡可能變小,如果存在鎖競爭,那等待執行緒也能盡快拿到鎖。

大部分情況下,上面的原則都是沒有問題的,但是如果一系列的連續操作都對同乙個物件反覆加鎖和解鎖,那麼會帶來很多不必要的效能消耗。

synchronized:是不可能中斷的,適合競爭不是特別激烈的情形,可讀性較好。

lock:可中斷鎖,多樣化同步,競爭激烈時能維持常態。

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