多线程（进阶）

常见的锁

乐观锁 vs 悲观锁

悲观锁:

总是假设最坏的情况，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁。

乐观锁：

假设数据一般情况下不会产生并发冲突，所以在数据进行提交更新的时候，才会正式对数据是否产生并发冲突进行检测，如果发现并发冲突了，则让返回用户错误的信息，让用户决定如何去做。

Synchronized 初始使用乐观锁策略. 当发现锁竞争比较频繁的时候, 就会自动切换成悲观锁策略.乐观锁的一个重要功能就是要检测出数据是否发生访问冲突. 我们可以引入一个 “版本号” 来解决.

读写锁

多线程之间，数据的读取方之间不会产生线程安全问题，但数据的写入方互相之间以及和读者之间都需要进行互斥。如果两种场景下都用同一个锁，就会产生极大的性能损耗。所以读写锁因此而产生。读写锁（readers-writer lock），看英文可以顾名思义，在执行加锁操作时需要额外表明读写意图，复数读者之间并不互斥，而写者则要求与任何人互斥

一个线程对于数据的访问, 主要存在两种操作: 读数据 和 写数据.

• 两个线程都只是读一个数据, 此时并没有线程安全问题. 直接并发的读取即可.

• 两个线程都要写一个数据, 有线程安全问题.

• 一个线程读另外一个线程写, 也有线程安全问题.

读写锁就是把读操作和写操作区分对待. Java 标准库提供了 ReentrantReadWriteLock 类, 实现了读写锁

• ReentrantReadWriteLock.ReadLock 类表示一个读锁. 这个对象提供了 lock / unlock 方法进行加锁解锁

• ReentrantReadWriteLock.WriteLock 类表示一个写锁. 这个对象也提供了 lock / unlock 方法进行加锁解锁

• **读加锁和读加锁之间, 不互斥.

• 写加锁和写加锁之间, 互斥.

• 读加锁和写加锁之间, 互斥.**

注意, 只要是涉及到 “互斥”, 就会产生线程的挂起等待. 一旦线程挂起, 再次被唤醒就不知道隔了多久了.因此尽可能减少 “互斥” 的机会, 就是提高效率的重要途径.

读写锁特别适合于 “频繁读, 不频繁写” 的场景中. (这样的场景其实也是非常广泛存在的).

Synchronized 不是读写锁

重量级锁 vs 轻量级锁

锁的核心特性 “原子性”, 这样的机制追根溯源是 CPU 这样的硬件设备提供的 CPU 提供了 “原子操作指令”.操作系统基于 CPU 的原子指令, 实现了 mutex互斥锁.JVM 基于操作系统提供的互斥锁, 实现了 synchronized 和ReentrantLock 等关键字和类.

重量级锁: 加锁机制重度依赖了 OS 提供了 mutex 大量的内核态用户态切换很容易引发线程的调度

轻量级锁: 加锁机制尽可能不使用 mutex, 而是尽量在用户态代码完成. 实在搞不定了, 再使用 mutex 少量的内核态用户态切换不太容易引发线程调度

synchronized 开始是一个轻量级锁. 如果锁冲突比较严重, 就会变成重量级锁

自旋锁（Spin Lock）

自旋锁 伪代码

while (抢锁(lock) == 失败) {}

如果获取锁失败, 立即再尝试获取锁, 无限循环, 直到获取到锁为止. 第一次获取锁失败, 第二次的尝试会在极短的时间内到来.一旦锁被其他线程释放, 就能第一时间获取到锁.

自旋锁是一种典型的 轻量级锁 的实现方式.优点: 没有放弃 CPU, 不涉及线程阻塞和调度, 一旦锁被释放, 就能第一时间获取到锁.缺点: 如果锁被其他线程持有的时间比较久, 那么就会持续的消耗 CPU 资源. (而挂起等待的时候是不消耗 CPU 的

synchronized 中的轻量级锁策略大概率就是通过自旋锁的方式实现的.