Java基础-Java锁的一些概念及题

syncronized 底层如何实现?什么是锁的升级、降级?

1> synchronized 代码块是由一对儿 monitorenter/monitorexit 指令实现的,Monitor 对象是同步的基本实现单元。
2> 所谓锁的升级、降级,就是 JVM 优化 synchronized 运行的机制,当 JVM 检测到不同的竞争状况时,会自动切换到适合的锁实现,这种切换就是锁的升级、降级。
   锁的升级:偏斜锁==>轻量级锁==>重量级锁
   锁的降级:重量级锁==>轻量级锁==>偏斜锁
   当没有竞争出现时,默认会使用偏斜锁。
3> synchronized 是 JVM 内部的 Intrinsic Lock(内在锁),所以偏斜锁、轻量级锁、重量级锁的代码实现,并不在核心类库部分,而是在 JVM 的代码中。

synchronized 和 ReentrantLock 有什么区别?有人说 synchronized 最慢,这话靠谱吗?

区别 : 
1> synchronized 是 Java 内建的同步机制,所以也有人称其为 Intrinsic Locking,它提供了互斥的语义和可见性,当一个线程已经获取当前锁时,其他试图获取的线程只能等待或者阻塞在那里。
2> 在 Java 5 以前,synchronized 是仅有的同步手段,在代码中, synchronized 可以用来修饰方法,也可以使用在特定的代码块儿上,本质上 synchronized 方法等同于把方法全部语句用 synchronized 块包起来。
3> ReentrantLock,通常翻译为再入锁,是 Java 5 提供的锁实现,它的语义和 synchronized 基本相同。再入锁通过代码直接调用 lock() 方法获取,代码书写也更加灵活。与此同时,ReentrantLock 提供了很多实用的方法,能够实现很多 synchronized 无法做到的细节控制,比如可以控制 fairness,也就是公平性,或者利用定义条件等。但是,编码中也需要注意,必须要明确调用 unlock() 方法释放,不然就会一直持有该锁。
synchronized 最慢 ? 
1> synchronized 和 ReentrantLock 的性能不能一概而论,早期版本 synchronized 在很多场景下性能相差较大,在后续版本进行了较多改进,在低竞争场景中表现可能优于 ReentrantLock。

对象锁和类锁

1> 对象锁:Java的所有对象都含有1个互斥锁,这个锁由JVM自动获取和释放。线程进入synchronized方法的时候获取该对象的锁,当然如果已经有线程获取了这个对象的锁,那么当前线程会等待;synchronized方法正常返回或者抛异常而终止,JVM会自动释放对象锁。这里也体现了用synchronized来加锁的1个好处,方法抛异常的时候,锁仍然可以由JVM来自动释放。
2> 类锁:对象锁是用来控制实例方法之间的同步,类锁是用来控制静态方法(或静态变量互斥体)之间的同步。其实类锁只是一个概念上的东西,并不是真实存在的,它只是用来帮助我们理解锁定实例方法和静态方法的区别的。我们都知道,java类可能会有很多个对象,但是只有1个Class对象,也就是说类的不同实例之间共享该类的Class对象。Class对象其实也仅仅是1个java对象,只不过有点特殊而已。由于每个java对象都有1个互斥锁,而类的静态方法是需要Class对象。所以所谓的类锁,不过是Class对象的锁而已。获取类的Class对象有好几种,最简单的就是MyClass.class的方式。
3> 类锁和对象锁不是同1个东西,一个是类的Class对象的锁,一个是类的实例的锁。也就是说:1个线程访问静态synchronized的时候,允许另一个线程访问对象的实例synchronized方法。反过来也是成立的,因为他们需要的锁是不同的。

synchronized static和synchronized 关键字

1.synchronized satic 方法,如果是一个方法加上static关键字和synchronized。static一定不属于任何对象,属于一个类。那么它锁的是当前类的对象的class对象。因为Java中无论一个类有多少个对象,这些对象会对应唯一一个Class对象,因为当前线程分别访问了同一个类的两个对象的static,synchronized方法时候。他们执行的顺序也是顺序的,也就是说一个线程先去执行方法,执行完毕后另一个线程开始。(非常重要) 
2.synichronized关键字锁的是对象锁

synchronized关键字的用法以及锁的等级:方法锁、对象锁、类锁

1> java的内置锁:每个java对象都可以用做一个实现同步的锁,这些锁成为内置锁。线程进入同步代码块或方法的时候会自动获得该锁,在退出同步代码块或方法时会释放该锁。获得内置锁的唯一途径就是进入这个锁的保护的同步代码块或方法。
2> java内置锁是一个互斥锁,这就是意味着最多只有一个线程能够获得该锁,当线程A尝试去获得线程B持有的内置锁时,线程A必须等待或者阻塞,知道线程B释放这个锁,如果B线程不释放这个锁,那么A线程将永远等待下去。
3> java的对象锁和类锁:java的对象锁和类锁在锁的概念上基本上和内置锁是一致的,但是,两个锁实际是有很大的区别的,对象锁是用于对象实例方法,或者一个对象实例上的,类锁是用于类的静态方法或者一个类的class对象上的。我们知道,类的对象实例可以有很多个,但是每个类只有一个class对象,所以不同对象实例的对象锁是互不干扰的,但是每个类只有一个类锁。
4> 但是有一点必须注意的是,其实类锁只是一个概念上的东西,并不是真实存在的,它只是用来帮助我们理解锁定实例方法和静态方法的区别的

线程安全和线程同步

线程安全 : 
1> 当多个线程访问某个类时,该类始终都表现正确行为,则称该类是线程安全的。 线程安全类中封装了必要的同步机制,因此客户端无需进一步采取同步措施。
2> 无状态对象是线程安全的。
3> 写Java程序的时候,何时需要进行并发控制,关键在于判断这段程序或这个类是否是线程安全的。
4> 由于多线程的执行条件而出现不正确的结果,被称为Race Condition(竞态条件)
5> 线程安全就是说多线程访问同一代码,不会产生不确定的结果。编写线程安全的代码是低依靠线程同步。
线程同步 : 
1> 个线程操作一个资源的情况下,导致资源数据前后不一致。这样就需要协调线程的调度,即线程同步。 解决多个线程使用共通资源的方法是:线程操作资源时独占资源,其他线程不能访问资源。使用锁可以保证在某一代码段上只有一条线程访问共用资源。
2> java中线程同步了也就满足安全性。

ReentrantReadWriteLock读写锁详解

这里就不对读写锁进行详细说明,只说下进入读写锁的条件即可理解读写锁
线程进入读锁的前提条件:
1> 没有其他线程的写锁,
2> 没有写请求或者有写请求,但调用线程和持有锁的线程是同一个。
线程进入写锁的前提条件:
1> 没有其他线程的读锁
2> 没有其他线程的写锁

悲观锁和乐观锁

1> 悲观锁:一段执行逻辑加上悲观锁,不同线程同时执行时,只能有一个线程执行,其他的线程在入口处等待,直到锁被释放。(开启事务)
2> 乐观锁:一段执行逻辑加上乐观锁,不同线程同时执行时,可以同时进入执行,在最后更新数据的时候要检查这些数据是否被其他线程修改了(版本和执行初是否相同),没有修改则进行更新,否则放弃本次操作。(通过version更新)
   update t_goods set status=2,version=version+1 where id=#{id} and version=#{version};

synchronized和ReentrantLock的区别

synchronized是和if、else、for、while一样的关键字,ReentrantLock是类,这是二者的本质区别。既然ReentrantLock是类,那么它就提供了比synchronized更多更灵活的特性,可以被继承、可以有方法、可以有各种各样的类变量,ReentrantLock比synchronized的扩展性体现在几点上:
1> ReentrantLock可以对获取锁的等待时间进行设置,这样就避免了死锁 
2> ReentrantLock可以获取各种锁的信息 
3> ReentrantLock可以灵活地实现多路通知 
另外,二者的锁机制其实也是不一样的:ReentrantLock底层调用的是Unsafe的park方法加锁,synchronized操作的应该是对象头中mark word.

Java当中有哪几种锁

1> 自旋锁: 自旋锁在JDK1.6之后就默认开启了。基于之前的观察,共享数据的锁定状态只会持续很短的时间,为了这一小段时间而去挂起和恢复线程有点浪费,所以这里就做了一个处理,让后面请求锁的那个线程在稍等一会,但是不放弃处理器的执行时间,看看持有锁的线程能否快速释放。为了让线程等待,所以需要让线程执行一个忙循环也就是自旋操作。在jdk6之后,引入了自适应的自旋锁,也就是等待的时间不再固定了,而是由上一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者状态来决定
2> 偏向锁: 在JDK1.之后引入的一项锁优化,目的是消除数据在无竞争情况下的同步原语。进一步提升程序的运行性能。 偏向锁就是偏心的偏,意思是这个锁会偏向第一个获得他的线程,如果接下来的执行过程中,改锁没有被其他线程获取,则持有偏向锁的线程将永远不需要再进行同步。偏向锁可以提高带有同步但无竞争的程序性能,也就是说他并不一定总是对程序运行有利,如果程序中大多数的锁都是被多个不同的线程访问,那偏向模式就是多余的,在具体问题具体分析的前提下,可以考虑是否使用偏向锁。
3> 轻量级锁: 为了减少获得锁和释放锁所带来的性能消耗,引入了“偏向锁”和“轻量级锁”,所以在Java SE1.6里锁一共有四种状态,无锁状态,偏向锁状态,轻量级锁状态和重量级锁状态,它会随着竞争情况逐渐升级。锁可以升级但不能降级,意味着偏向锁升级成轻量级锁后不能降级成偏向锁
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