JavaEE中常见的锁策略_java 自旋=循环

目录

锁策略

1. 乐观锁和悲观锁

乐观锁的实现机制

2. 读写锁 

3. 重量级锁和轻量级锁

轻量级锁的常用实现

4. 公平锁和非公平锁

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锁策略

指到底如何实现锁

1. 乐观锁和悲观锁

乐观锁：每次读写数据都认为不会发生冲突，线程不会阻塞，一般来说，只有在进行数据更新时才会检查是否发生冲突，若没有冲突，直接更新，只有冲突(多个线都在更新数据)了才解决冲突问题。

悲观锁：每次去读写数据都会冲突，每次在进行数据读写时都会上锁(互斥)，保证同一时间段只有一个线程在读写数据。

eg：同学A和同学B问老师问题
悲观锁策略(A)：每次问问题，A都认为老师忙着呢。

A先给老师发个信息"老师在吗?“(尝试加锁)，老师没回或者回复“忙着呢”，A就等待（线程阻塞)，一直等老师回复他"我好了"(CPU唤醒了等特线程，尝试重新加锁)。此时A被唤醒，然后对老师加锁。

乐观锁策略（B）：B认为每次问问题，老师都闲着呢。

B直接问问题(不上锁，直接访问数据)。若老师确实有空(直接响应，避免了加锁和解锁的操作)；假设此时老师忙着呢，B一看老师没回复他就接着干别的事(线程不会阻塞，去干别的事)，过段时间再来。

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这两种策略都有相应的应用场景：

当线程冲突不严重的时候，可以采用乐观锁策略来避免多次的加锁解锁操作；

当线程冲突严重时，采用悲观锁策略，加锁来避免线程频繁访问共享数据失败带来的CPU空转问题。

乐观锁的实现机制

乐观锁并不是真正把线程阻塞了，乐观锁的实现一般都会采用版本号机制来实现

假设我们需要多线程修改 "用户账户余额"

写入失败，就从主存中读取最新的版本号到工作内存中，然后尝试在最新的数据上进行操作，若最后写回成功(2==2)，主存和工作内存的值＋1。

线程2的version和主内存的version不相等情况下
1. 直接报错，线程2退出，不写回；
2. CAS策略，不断重试写回，直到成功为止。从主内存中读取最新的值50以及版本号2，再次在50的基础上执行-20操作= 30，然后尝试重新写回主内存。

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核心就是，线程能否成功的刷新主内存的值。
工作内存中的版本号==主存中的版本号才能更新，更新成功之后，同步刷新自己的版本号和主内存的版本号，表示此时更新成功。

一般锁的实现都是乐观锁和悲观锁并用的策略。synchronized最开始就是乐观锁，当竞争激烈再升级为悲观锁 。

2. 读写锁 

多线程访问数据时，并发读取数据不会有线程安全问题，只有在更新数据(增删改)时会有线程安全问题将锁分为读锁和写锁。特别适用于线程基本都在读数据，很少有写数据的情况

1. 多个线程并发访问读锁(读数据)，则多个线程都能访问到读锁，读锁和读锁是并发的，不互斥。
2. 两个线程都需要访问写锁(写数据)，则这两个线程互斥，只有一个线程能成功获取到写锁，其他写线程阻塞。

3. 当一个线程读，另一个线程写(也互斥，只有当写线程结束，读线程才能继续执行)。

eg：网文中，作者在写新章节的时候，所有读者都得等着，等他写完才能继续读。

synchronized不是读写锁，JDK内置了另一个ReentrantReadWriteLock实现读写锁。

3. 重量级锁和轻量级锁

重量级锁：需要操作系统和硬件支持，线程获取重量级锁失败进入阻塞状态(操作系统从用户态切换到内核态，开销非常大)。

eg：去银行办业务

用户态：在窗口外自己处理的业务属于用户态；
内核态：窗口内部，需要工作人员协助。

若某个业务频繁需要在用户态和内核态切换，非常耗时。
eg：A去银行给B转500w，需要在窗口柜台和存取机来回辗转
1. 填写转账单 2. 确认转账金额 3. 进行转账操作，输入密码 4. 获取转账成功回执单

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轻量级锁：尽量在用户态执行操作，线程不阻塞，不会进行状态切换。

eg：用户进行转账，只需在自动转账机将以下操作完成
1. 填写转账单 2. 确认转账金额 3. 进行转账操作，输入密码 4. 获取转账成功回执单

轻量级锁的常用实现

轻量级锁的常用实现就是采用自旋锁
之前方式，获取锁失败的线程就会进入Blocked状态，线程置入阻塞队列，等待锁被释放，由CPU唤醒(这个时间一般来说都比较长，有用户态到内核态的切换)。

自旋锁：自旋就是循环

while(获取lock == fasle){
    //循环;
}

线程获取锁失败并不会让出CPU，线程也不阻塞，不会从用户态切到内核态，线程在CPU上空跑，当锁被释放，此时这个线程会很快获取到锁。

eg：等红绿灯时碰到红灯
1. 熄火，当绿灯之后再打火启动——挂起等待锁。
2. 发动机不熄火，踩着刹车，当绿灯亮了直接走——自旋锁。

4. 公平锁和非公平锁

公平锁：获取锁失败的线程进入阻塞队列，当锁被释放，第一个进入队列的线程首先获取到锁(等待时间最长的线程获取到锁)。

非公平锁：获取锁失败的线程进入阻塞队列，当锁被释放，所有在队列中的线程都有机会获取到锁，获取到锁的线程不一定就是等待时间最长的线程。synchronized就是非公平锁。