java 中的锁

自旋锁

当一个线程获取锁的时候,如果锁已经被其他线程获取,那么该线程将循环等待,不断重试直到获得锁才退出。CAS会用到自旋锁

适应性自旋锁

jkd1.6 对自旋锁进行了改进,进入了自旋锁,对程序的运行和监控,jvm对锁给出适合的自旋时间,更加智能

自旋锁引起的问题
  • 消耗 CPU
  • 不公平锁导致线程饥饿
注意事项:
  • 自旋锁使cpu 处于忙等状态,因此临界区执行时间应该尽量短
  • 并发写、竞争激烈的场景下,资源冲突的概率高,尽量少使用自旋锁

独享锁、共享锁

  • 独享锁(互斥锁):同时只能有一个线程获得锁
  • 共享锁:可以多个线程同时获得锁

synchronized、reentrantLock 是独占锁
ReadWriteLock 中的写锁是独占锁,读锁是共享锁。Semaphore(信号量)、countDownLatch都是共享锁

ReentrantLock、Semaphone、CountDownLatch、ReentrantReadWriteLock都是使用AQS 实现独占锁或共享锁

java 中锁的状态
无锁态、偏向锁、轻量级锁、重量级锁
存在java 对象头markword 中。

公平锁 非公平锁

公平锁: 先来先得,排队 整体效率低
非公平: 抢占 吞吐率高

java 虚拟机对锁采取的性能优化策略
  • 自旋锁
  • 锁消除
    虚拟机的运行时编译器在运行时,通过对上下文的扫描,去掉不可能存在共享资源竞争的锁,可以节省毫无意义的锁的请求时间,提升性能。

-XX: -EliminateLocks

  • 锁粗化
    把很多锁的请求合并成一个请求,以降低短时间内大量锁请求,同步、提升性能

  • 轻量级锁

  • 偏向锁

ReentrantLock 加锁和释放锁原理

主要利用CAS+AQS 队列来实现,支持公平和非公平。AQS 使用一个整型的volatile变量(state)来维护同步状态

  • 加锁:lock 加锁,AQS 底层方法及CAS 自旋

  • 解锁:unlock 解锁吗,AQS底层方法解锁

ReentrantReadWriteLock 读写锁

StampedLock 升级

LinkedBlockQueue 和ArrayBlockQueue 的对比

  • ArrayBlockQueue :基于数组,容量有限,内部有一把锁和两个条件,同一时刻只能有一个线程在队列的一端操作
  • LinkedBlockingQueue:基于链表实现队列,容量可选,如不设置为int 最大值,维持两把锁和两个条件,同一时刻可有两个线程在队列两端操作,但在同一时刻只能有一个线程在一端操作

死锁

两个或两个以上线程,互相请求互相等待

分析排查死锁的三种方法

  • 图形化分析工具:jvisualvm
  • 命令行:jps,jcmd
  • 命令行:jps,jstack
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