java并发编程(二)线程锁的应用

一: Volatile关键字

概念:

volatile是一个类型修饰符(type specifier).volatile的作用是作为指令关键字,确保本条指令不会因编译器的优化而省略,且要求每次直接读值。volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变,这样,编译器就不会去假设这个变量的值了。

先抛出结论volatile关键字保证了可见性。不能保证原子性。

在多线程环境下,当一个线程对一个共享变量进行了操作,假设共享变量的值是1,此时线程1修改了这个值为2.那么再将这个值刷回主内存之前,线程2也获取了这个共享变量1,此时也将这个值修改成了2,那么这个时候线程1把变量刷回主内存时,主内存的值是2.然后线程2再把这个共享变量刷回主内存时,此时主内的值就会被线程2修改后的值给覆盖掉。为什么呢?因为在操作共享变量时,线程1和线程2都去主内存去获取一份共享变量的副本。操作完在刷回主内存,此时,线程1和线程2的各自操作不会被对方线程所嗅探到。所以此时就会产生结果不一样。那么如果在 共享变量之前加了volatile关键字呢?.

示例:private static volatile int counter =0;

答案:结果肯定是不一样的,为什么呢?因为,在线程1读取这个加了volatile关键字的变量以后,当线程1再去读取这个值得时候,如果线程2也在读取这个值得时候就会触发缓存一致性协议。简称MESI。关于缓存一致性协议的概述,请参考我上一篇简书文章,(java并发编程(一)计算机底层原理)简单的说一下,通过MESI缓存一致性协议的执行原理,当线程一去读取这个值得时候,此时通过缓存一致性协议把这个变量变为独占的状态,并且通过总线的嗅探机制不断的发送消息,然后,线程2此时也进来了,对counter进行操作也从主内存当中读取到了这个值,此时状态变为共享状态,然后此时当线程1要对counter进行修改了,即将要将修改后数据写回主内存,此时,会锁住缓存行,并且将状态改为M状态,更新状态,此时会向总线发送消息,告诉其他的CPU我要修改了。当线程1更新完主内存以后,此时又将状态变成了独占的状态,此时线程2发现你又变成了独占状态,那么我线程2对共享值所做的修改就会变为无效的状态。也就是S状态。然后线程2还想对共享值进行修改那么此时只能是重新去主内存中获取共享变量。也就是通过缓存一致性协议,让数据保持一致性。之前不加volatile导致预期结果不正确。volatile的作用就是保证可见性。从而使数据达到预期值。以下给出个例子:


上面这段代码,也说明了,volatile关键字它无法保证一致性。因为当你多个线程之间进行切换的时候,volatile会锁住缓存行,如果两个线程同时修改一个值,那么肯定会有一个是无效的状态。也就是counter++的那一次实际上是无效的操作。关于volatile关键字有不明白之处,欢迎在下方留言。一起探讨。

二:synchronized关键字

synchronized原理详解

synchronized内置锁是一种对象锁(锁的是对象而非引用),作用粒度是对象,可以用来实现对临界资源的同步互斥访问,是可重入的

加锁的方式:

同步实例方法,锁是当前实例对象

同步类方法,锁是当前类对象

同步代码块,锁是括号里面的对象

synchronized底层原理

synchronized是基于JVM内置锁实现,通过内部对象Monitor(监视器锁)实现,基于进入与退出Monitor对象实现方法与代码块同步,监视器锁的实现依赖底层操作系统的Mutex lock(互斥锁)实现,它是一个重量级锁性能较低。当然,JVM内置锁在1.5之后版本做了重大的优化,如锁粗化(LockCoarsening)、锁消除(Lock Elimination)、轻量级锁(LightweightLocking)、偏向锁(Biased Locking)、适应性自旋(Adaptive Spinning)等技术来减少锁操作的开销,,内置锁的并发性能已经基本与Lock持平。synchronized关键字被编译成字节码后会被翻译成monitorenter 和monitorexit 两条指令分别在同步块逻辑代码的起始位置与结束位置。

synchronized的代码应用

这种是所对象的方式。

这种是锁当前实例对象的方式

这种是锁当前类对象的方式

以上就是对synchronized关键字的原理介绍以及使用的方式。后续会将synchronized单独提出来介绍。单独的去讲解底层的原理是如何实现的。敬请关注。。。。


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