【多线程】常见的锁策略 | 乐观锁 | 轻量级锁 | 重量级锁 | 自旋锁 | 挂起等待锁 | 读写锁 | 可重入锁 | 公平锁

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文章目录

    • 一、常见的锁策略
      • 1.乐观锁 和 悲观锁(预测锁冲突的概率)
      • 2.轻量级锁 和 重量级锁 (实际消耗的开销)
      • 3.自旋锁 和 挂起等待锁
          • 自旋锁(Spin Lock)
          • 挂起等待锁
      • 4.读写锁
          • 标准库中读写锁的实现
      • 5.可重入锁 和 不可重入锁
      • 6.公平锁 和 非公平锁


一、常见的锁策略

1.乐观锁 和 悲观锁(预测锁冲突的概率)

​ 1.乐观锁和悲观锁都是泛指的概念。是“锁的一种特性”,是一类锁,而不是具体的锁。

悲观乐观,是根据对后续锁冲突是否激烈(频发)给出的预测。

  • 如果预测接下来锁冲突的概率不大,就可以少做一些工作,就称为“乐观锁”。

乐观锁认为多个线程访问同一个共享变量冲突的概率不大. 并不会真的加锁, 而是直接尝试访问数

据. 在访问的同时识别当前的数据是否出现访问冲突.

  • 如果预测接下来锁冲突的概率很大,就应该多做一些工作,就称为”悲观锁“。

悲观锁总是假设最坏的情况,每次去拿数据的时候,都认为别人会修改。所以在每次拿到数据时都会上锁,这样其他线程想拿这个数据的时候,就会发生阻塞。

​ 2.乐观锁的一个重要功能就是检查出数据是否发生了访问冲突。可以引入“版本号”来解决。

​ 3.Synchronized 初始使用乐观锁策略,当发现锁竞争比较频繁的时候, 就会自动切换成悲观锁策略


2.轻量级锁 和 重量级锁 (实际消耗的开销)

  • 锁的核心特点是“原子性”,由于CPU提供了“原子操作指令”,操作系统基于CPU的原子指令,实现了mutex互斥锁。JVM基于操作系统提供的互斥锁,实现了synchronized和ReentrantLock等关键字和类

​ 轻量级锁是指,锁的开销比较小,消耗的资源少。乐观锁通常是轻量级锁,可能存在特例,不绝对。

加锁机制尽可能不适用mutex,尽量使用用户态。少量的内核态用户态切换,不容易引发线程调度。

​ 重量级锁是指,锁的开销比较大,消耗的资源多。悲观锁通过是重量级锁。

加锁机制严重依赖mutex,存在大量的用户态内核态切换,容易引发线程的调度。

synchronized 开始是一个轻量级锁. 如果锁冲突比较严重, 就会变成重量级锁


3.自旋锁 和 挂起等待锁

自旋锁(Spin Lock)

​ 就属于一种轻量级锁的典型实现。往往在纯用户态实现,比如使用了一个While循环,不停的检查当前锁是否被释放。如果没被释放就继续进行循环,释放了就获取到锁,从而结束循环。不涉及到内核和阻塞,属于’‘忙等’'。相当于消耗CPU来换取更快的响应速度。

挂起等待锁

​ 就属于一种重量级锁的典型实现。要借助系统api来实现,一旦出现锁竞争,就会在内核中触发一系列动作(比如让这个线程进入阻塞状态,暂时不参与CPU的调度。阻塞的开销是比较大的)

4.读写锁

读写锁,就是把“读”和“写”两种操作区别开来:

1.读加锁 :读的时候,能读,但是不能写。

2.写加锁 :写的时候,不能读,也不能写。

​ 读锁和读锁之间,不会产生竞争(多线程读取同一个数据,没有线程安全问题)。读锁和写锁有竞争。写锁和写锁也有竞争。在实际的开发中,往往是“读多写少”。使用读写锁,就可以优化“读多写少”这样的场景。

标准库中读写锁的实现
  • ReentrantReadWriteLock.ReadLock 类表示一个读锁. 这个对象提供了 lock / unlock 方法进行加锁解锁.

  • ReentrantReadWriteLock.WriteLock 类表示一个写锁. 这个对象也提供了 lock / unlock 方法进行加锁解锁

要进行区别:在数据库,事务的隔离性中涉及到:

1.解决脏读 :写加锁(我写的时候,别人不能去读)

2.解决不可重复读 :读加锁:(你读的时候,我也不能写)

3.解决幻读 :串行化

数据库写加锁:写的时候不能读

数据库读加锁:读的时候不能写(是简化版本的模型)

  • synchronized不是读写锁。

5.可重入锁 和 不可重入锁

一个线程对同一把锁,连续加锁两次,不会死锁,就是可重入锁。会死锁,就是不可重入锁。

可重入锁,锁里面保存了当前是哪个线程加上的锁,同时维护了一个计数器,所以第二次加锁的时候,不会触发阻塞等待,而是自增计数器。后续解锁时再进行自减。直到计数器等于0时,才会真正释放锁。

6.公平锁 和 非公平锁

  • 这里的公平,指的是,对排队等待的线程公平,而不是值人人平等~

​ 当很多线程去尝试加一把锁的时候,一个线程拿到锁,其他线程就会阻塞等待。当第一个线程释放锁时:

公平锁:剩下的线程 按照“先来后到"的顺序,来拿到锁。

非公平锁:剩下的线程以“均等”的概率,重新竞争锁。

操作系统提供的加锁API,默认情况下,就属于非公平锁。

要想实现 公平锁 ,需要引入额外的队列,来维护这些线程的加锁顺序。

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偷cyk的图

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