Java开发中的各种锁概念

2018-12-18 本文已影响19人 __y

前言：
本文不会深入不会深入！科普文，就是归纳一下平时我们遇到的各种锁，这样听到也不会太懵逼。真正深入的还是要看书的~
在Java开发中，特别是并发编程的时候我们会和很多的锁打交道。写下一篇笔记记录一下各种锁的概念。

1.死锁

在学习操作系统，或者并发编程中的时候我们经常会遇到死锁的概念。什么是死锁？
死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。
举个简单的例子：
一个线程需要抢占A锁去执行某段代码，抢占到了A锁后，要抢占B锁去继续执行代码。另外一个线程则需要抢占B锁，然后抢占A锁去执行代码。这样就会造成彼此之间阻塞。两个线程一起卡死。
如何解决？

避免写嵌套锁（废话）；
规范嵌套锁的顺序，多个线程用户同一个顺序并且放在同一个方法里；
引入超时机制（需要用到显示锁Lock）

2.显示锁，公平锁，可重入锁

标题中的说的三种锁说的就是Lock这个接口下的锁，Lock具有这三种概念。
显示锁：非Java给我们提供的关键字去操作。而是我们自己定义锁，然后显示的获取，显示的释放。
公平锁：一定程度上保证线程获得这个锁的机会是公平的。但是这样会大大消耗性能。
可重入锁：看下面的代码。这两个是同步代码块。他们获取的是同一把锁。因此获取锁的是线程，不是对象。因此在线程没有结束之前，这把锁可以一直使用。
PS：Lock下的ReentrantLock也具有可重入性。

public class Widget {
    // 获得了锁
    public synchronized void doSomething() {
        ...
    }
}

public class LoggingWidget extends Widget {

    // 获得了锁
    public synchronized void doSomething() {
        System.out.println(toString() + ": calling doSomething");
        super.doSomething();
    }
}

3.Lock的介绍

其实synchronize从jdk一直发展到现在，性能已经非常好。如果不是很有必要还是建议synchronize；因为简单易用。不过这里还是要说一下Lock。下面是这个接口的方法。

image.png

lock:获得锁
lockInterruptibly:可打断锁
tryLock：尝试获取锁。
tryLock带时间：引入超时机制。很大程度上可以避免死锁
unlock():释放锁

看上去是非常爽的。也非常的优雅，毕竟啥时候加锁上锁的控制权在我们这里了。但是如果我们忽略了释放锁，或者说程序出了点问题，这个锁没有释放。那就麻烦大了~因此还是要酌情使用！

怎么用呢？这里给一个demo

class LockDemo {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    // ...

    public void m() { 
        lock.lock();  // block until condition holds
        try {
            // ... method body
        } finally {
            lock.unlock()
        }
    }
}

4.ReentrantReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock是一个读写锁：

在读取数据的时候，可以多个线程同时进入到到临界区(被锁定的区域)
在写数据的时候，无论是读线程还是写线程都是互斥的
当我们读的操作比较多。写的操作比较少的时候可以用ReentrantReadWriteLock。
ReentrantReadWriteLock就两个方法：
readLock()：得到一个可以被多个读操作共用的毒锁。但是用会排斥所有写操作
writeLock():得到一个写锁。排斥其他所有读操作和写操作
举个例子
读锁：

package com.lock;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class LockTest2 {
    private final ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    public static void main(String[] args) {
        final LockTest2 lockTest2 = new LockTest2();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                lockTest2.get(Thread.currentThread());
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                lockTest2.get(Thread.currentThread());
            }
        }).start();
    }

    public void get(Thread thread) {
        try {
            lock.readLock().lock();
            long start = System.currentTimeMillis();
            while (System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
                System.out.println(thread.getName() + "正在进行读操作");
            }
            System.out.println(thread.getName() + "操作完毕");

        }catch (Exception e) {

        }
        finally {
            lock.readLock().unlock();
        }
    }

}

image.png

我们可以看到是交替进行的~
写锁:
写锁只有将readLock改成writeLock就好了。这里不贴代码了。直接观察结果可以看出是互斥的。必须一个个来

image.png

5.悲观锁，乐观锁

悲观锁，乐观锁也是我们并发编程中常遇到的问题。在数据库层面有为体现。
下面举例子说明：

image.png
假设现在有两个线程：
A线程来了，读到了这个数据，status为0；B线程改为了1了。由于数据库的事务隔离机制。并发修改了这个数据。那数据就混乱了。
这个时候就要保持互斥性，同一个时间只能有一个线程来操作这行数据。
解决方案：
乐观锁：
加一个字段版本字段：
A线程读出来的时候版本号位1，然后更新的时候加个条件update xxx where version =1；但是B线程已经改为了2，所以会更新失败；这样就可以控制并发修改。一般是给用户提示，有人已经操作了数据。但是还是可以读取这一行数据
悲观锁
SQL关键字FOR_UPDATE
select * from XXXX FOR_UPDATE
把查询出来的数据锁住了，其他人读这条数据会阻塞。在用户界面上会转圈会等待。
举例：
比如外卖。用户下了一个单，这个时候订单的数据异步到配送端了。此时，用户突然申请退单了。此时数据库订单状态应该是退单状态。然而由于时差，订单的数据才到配送端。此时配送人员又抢单成功将订单状态重新改为了配送中（实际上这张订单应该是退单状态的。）

6.分布式锁

我们知道乐观锁，悲观锁是数据库层面（单个）。如果我们分库分表的话我们怎么处理呢？这个时候我们就要用分布式锁。
我们可以用zookeeper，redis实现~具体实现大家可以baidu一下！

Java开发中的各种锁概念

1.死锁

2.显示锁，公平锁，可重入锁

3.Lock的介绍

4.ReentrantReadWriteLock

5.悲观锁，乐观锁

6.分布式锁

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