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复习之 java 锁

news 来源：原创 2024/9/20 19:49:17

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不得不知道的java 锁

Java 中，提供了两种方式来实现同步互斥访问（也就是锁）：synchronized 和 Lock

多线程编程中，有可能会出现多个线程同时访问同一个共享、可变资源的情况，这个资源我们称之其为临界资源；

这种资源可能是：对象、变量、文件等。

共享：资源可以由多个线程同时访问

可变：资源可以在其生命周期内被修改

当多个线程执行一个方法时，该方法内部的局部变量并不是临界资源，因为这些局部变量是在每个线程的，私有栈中，因此不具有共享性，不会导致线程安全问题。

synchronized

jvm 内置的锁，可以对临界资源同步访问，是可重入的。

实例方法加锁：锁的是当前对象。同一个线程

静态方法加锁：锁的是当前类对象

静态代码块：锁的是代码块里的对象

synchronized底层原理

synchronized 是基于JVM 的内置锁，底层通过通过内部Monitor（监视器锁）实现，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。jdk1.5 以后哦哦进行了优化。偏向锁，轻量级锁（自适应自旋锁），重量级锁。使得synchronized 性能跟Lock 差不多。

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。

对象结构

一个对象包括：对象头,对象数据，对其填充

对象头包括：

markworld ：用于存储对象自身运行时数据，比如hashcode，GC分代年龄,锁状态标志，线程持有的锁，线程偏向ID,偏向时间戳等，

klass ：对象指向它的类元数据指针，虚拟机通过这个指针确定这个对象是哪个类的实例

数组长度（数组才有）

synchronized 锁升级过程

1 首先一个线程t1请求加锁资源，此时对象头里线程偏向id 存储当前线程的线程id,并且锁的状态标志位加锁。现在是一个偏向锁

2 当再有第二个线程t2过来尝试加锁，发现已经被加锁了，检查加锁的是否是自己，不是t2 则尝试修改对象头偏向id 为自己，修改失败，当t1 运行到安全点时，判断是否t1 已经退出代码块，如果是则t1 释放锁，t2 添加偏向锁，如果t1没有执行完，则升级为轻量级锁

3 轻量级锁，t2 会通过CAS 方式自旋尝试加锁，超过多少次没有获取到锁，则升级成重量级锁，因为自旋获取锁，也是比较费CPU 资源的

锁粗话 StringBubber .append 线程安全，多次append 就会进行一个锁锁粗话

锁清除 synchronized (new object()) ,因为每次都是锁新对象，jvm 认为没有意思所以不会加锁

逃逸分析：如果一个对象只有在一个线程栈中用到，没有其他线程用到，这样这个对象就会在一部分会在栈中不放到堆里。

ReentrantLock 时基于AQS 实现的同步手段，跟synchronized 也是一种互斥锁。保证线程安全。但是它又比synchronized 多了很多特性，比如：公平锁，中断锁，锁超时等等。

ReentrantLock 原理

1 通过cas 方式设置变量，expect–期望值 update–新值，如果期望值跟内存值相等，修改内存值为新的值。当前线程设置独占访问

 unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());

2 如果期望值跟内存之不相等，则获取共享变量判断是否等0 如果等于，则说明没有加锁，通过cas 继续加锁，如果不能与获取设置的线程，跟当前线程比对是否相等，如果相等则说明相同线程加锁，可以继续加锁，重入锁。

3 如果既不能加锁，也不是重入锁。则把当前线程放入队列里

核心思想：就是线程请求一个共享资源，如果共享资源空闲，这对共享资源加锁，如果共享资源已经加锁，则进入阻塞状态以及被唤醒时分配机制。通过CLH队列（虚拟双向队列）实现锁的，既获得不到锁的加入到队列中。

用大白话来说，AQS就是基于CLH队列，用volatile修饰共享变量state，线程通过CAS去改变状态符，成功则获取锁成功，失败则进入等待队列，等待被唤醒。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(false);//false为非公平锁
lock.lock();
lock.tryLock(30, TimeUnit.SECONDS);// 30秒没加上锁，自动释放
lock.lockInterruptibly();// 锁中断

Condition condition = lock.newCondition(); //lock 等待通知
condition.await();
condition.signal();

可以替换 synchronized wait notify

obj.wait(); obj.notify(); 在synchronized 里否则报错

死锁：a线程锁定一个资源，同时想获取b线程的资源，b线程锁定一个资源，同时想获取a线程的资源。

java 死锁必要条件
1 互斥条件：资源不能被共享，只能由一个线程使用（threadLocal）
2 请求保持条件：一个线程因请求其他资源而阻塞时，对目前拥有的资源保持不放。（一次性请求所有资源）

3 不可抢占条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺（超时500毫秒，自动释放锁） lock.tryLock（timeout）。
4 相互等待条件：t1 修改下单状态，减库存， t2减库存，下单相互持有对方的锁等待，死锁（逻辑顺序一致）

只要打破上面任意一个条件，即不会死锁

什么情况下会释放synchronized

执行完成会释放锁

抛异常会释放锁

wait 释放当前锁

return 释放锁