Java多线程进阶(锁策略)

常见的锁策略：

1）悲观锁和乐观锁

加锁的时候，预测当前锁冲突的概率是大还是小。

预测当前锁冲突概率大，后续要做的工作往往就会更多，加锁开销就更大（时间，系统资源）=》悲观锁

预测当前锁冲突概率不大，后续要做的工作往往就更少，加锁开销就更小（时间，系统资源）=》乐观锁

synchronzied既是乐观锁，也是悲观锁

synchronzied支持自适应，能够自动的统计出当前的锁冲突的次数，进行判定当前锁冲突概率低还是概率高。

当冲突概率低的时候，就是按照乐观锁的方式来执行的。（速度更快）

当锁冲突概率高的时候，就会升级悲观锁的方式来执行（做的工作更多）

2)重量级锁和轻量级锁

一般来说，悲观锁，往往就是重量级锁，乐观锁就是轻量级锁。

3）自旋锁和挂起等待锁

自旋锁，是轻量级锁的一种典型的实现方式

消耗了更多的cpu资源，但是一旦锁被释放，就能第一时间拿到锁。拿到锁的速度很快。消耗cpu

挂起等待锁，是重量级锁的一种典型实现方式。

借助系统中的线程，当尝试加锁，并且锁被占用了，出现锁冲突，就会让当前这个尝试加锁的线程，被挂起（阻塞状态）此时这个线程就不会参与调度了。

直到这个线程被释放了，然后系统才能唤醒这个线程，去尝试重新获取锁。

（拿到锁的速度更慢，节省cpu）

synchronzied 轻量级锁部分，基于自旋锁实现，重量级锁部分，基于挂起等待锁实现。（基于CAS机制来实现）

4）可重入锁和不可重入锁

synchronzied就是可重入锁，一个线程，针对这把锁，连续加锁两次，不会死锁。

比如c++de std::mutex就是不可重入锁，一个线程针对这把锁，连续加锁两次，会死锁。

5）公平锁和非公平锁

公平锁：严格按照先来后到的顺序来获取锁，哪个线程等待的时间长，哪个线程就拿到锁。

非公平锁：若干个线程，各凭本事，随机的获取到锁，和线程等待时间无关了。

synchronized属于非公平锁，多个线程，尝试获取这个锁，此时是按照概率均等的方式来进行获取的。

{系统本身线程调度的顺序就是随机的，如果需要实现公平锁，就需要引入额外的队列，按照加锁顺序把这些获取锁的线程的线程入队列，再一个一个的取}

6）互斥锁和读写锁

synchronized本事就是普通的互斥锁

读写锁，则是一个更特殊的锁（加读锁，加写锁，解锁）

Java的读写锁是这样设定的：

1）读锁和读锁之间，不会产生互斥

2）写锁和写锁之间，会产生互斥

3）读锁和写锁之间，会产生互斥

synchronized实现原理：

synchronized即使悲观锁也是乐观锁，既是轻量级锁也是重量级锁，轻量级锁是自旋转实现，重量级锁就是挂起等待锁实现，是可重入锁，不是读写锁，是非公平锁

synchronized的“自适应”

锁升级的过程：

1）未加锁的状态（无锁）{代码中开始调用执行synchronized}

2）偏向锁

3）轻量级锁

4）重量级锁

偏向锁的过程：

首次使用synchronized对对象进行加锁的时候，不是真的加锁，而只是做一个“标记”（非常轻量，非常快，几乎没有开销）

如果没有别的线程尝试对这个对象加锁，就可以保持这个暧昧状态，一直到解锁。

但是，如果在偏向锁状态下，有某个线程也尝试来对这个对象加锁，立马把偏向锁升级成轻量级锁（真的加锁，真的有互斥了），相当于立即确认关系，也就可以保证锁能够正常生效。

本质上，偏向锁策略就是“懒”字具体体现，能不加锁，就不加锁，能晚加锁，就晚加锁。

针对一个锁对象来说，是不可逆的，只能升级，不能降级。

一旦升级到了重量级锁，不会回退到轻量级锁（当前jvm里面的做法）

7）锁消除，编译器优化策略

代码里面写了加锁操作，jvm会对当前的代码做出判定，看这个地方到底是不是真的需要加锁。

如果这个不需要加锁，就会自动的把加锁操作，给优化掉。

8）锁粗话，也是一种优化策略

有些逻辑中，需要频繁加锁频繁，编译器就会自动的把多次细粒度的锁，合并成一次粗粒度的锁。

三个简单的加锁操作，合并成一个加锁操作。

CAS compare and swap 比较和交换

这是一条cpu（原子的）指令，就可以完成比较和交换这样的一套操作下来。

CAS的流程==》想象成一个方法

  boolean cas(address,reg1,reg2){if(address ==reg1){}//把address内存地址的值和reg2寄存器的值进行交换return true;}return false;

这里说的交换，实际上更多的是来“赋值”，一般更关心内存中，交换后的数据。而不关心reg2寄存器里交换后的数据。

由于cpu提供了上述指令，因此操作系统内核，也就能够完成上述操作，就会提供出这样的CAS的api，jvm又对于系统的CASapi进一步的封装了，在Java代码中也就可以使用CAS操作了。

在Java中也有一些类，对cas进行了进一步的封装，典型的就是原子类。

Atomiclnteger相当于针对int进行了封装。可以保证此处的++--操作是原子的

package Thread;import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class Demo25 {private static AtomicInteger count=new AtomicInteger(0);public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t=new Thread(() ->{for (int i = 0; i <10000 ; i++) {count.getAndIncrement();}});Thread t1=new Thread(() ->{for (int i = 0; i < 50000; i++) {count.getAndIncrement();}});t.start();t1.start();t.join();t1.join();System.out.println(count);}
}

CAS的ABA问题

CAS这里的核心是比较-发现相等-交换=》潜台词 发现相等=》数据中间没有发生过任何改变