Java多线程编程中并发如何使用锁

大家好，我是方圆
查漏补缺了一下锁的知识点儿

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1. synchronized

它会在发生异常时自动释放锁

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2. 你知道Git是乐观锁吗？

当我们在向远程仓库push的时候，git会检查远端仓库的版本是不是要比我们现在的版本要高，如果是的话，就表示有人修改了远端代码，我们不能进行提交，需要先进行同步；如果版本一致的话，则能够提交成功

2.1 在MySQL中实现乐观锁

我们需要创建出一个单独的version列，用来标记版本号，这样每次我们对数据进行修改的时候，则会对版本号进行验证

SQL语句如下

UPDATE active SET num = 3 ,`version` = `version` + 1 WHERE id = 1 AND `version` = 1 

2.2 乐观锁的适用场景

乐观锁：适用于读多 写少的场景，这样不加锁能大幅的提高效率
悲观锁：适合大并发，代码复杂或者循环量大

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3. 公平锁和非公平锁

• 公平锁：不允许插队的哟，谁先来谁就会先获取到锁
• 非公平锁：允许插队的哟，这样能提高效率，避免了唤醒带来的空档期，也是ReentrantLock的默认策略

3.1 来，看看这个特例

• ReentrantLock中有一个tryLock方法，它实在是很厉害，它并不遵守我们既定的公平策略，怎么说呢，就是一旦有线程将锁的资源释放了出来，那么这个执行了tryLock方法的线程就能获取到锁，即便已经有线程在前面进行排队了，它就像VIP一样

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4. 读写锁的插队策略

• 公平锁：不允许插队
• 非公平锁：写锁可以随时插队；读锁仅在阻塞队列的头节点是想要获取读锁的线程的时候，可以插队；当阻塞队列的节点是想要获取写锁的线程时，那么不能进行插队，这样能够避免发生饥饿现象（饥饿就是获取写锁被一直插队，一直也获取不到锁）
  

4.1 代码测试

import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock; public class ReadAndWriteDemo2 { private static final ReentrantReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock(true); private static ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = readWriteLock.readLock(); private static ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = readWriteLock.writeLock(); public static void read() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "尝试获取读锁"); readLock.lock(); try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到了读锁"); TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(80); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { readLock.unlock(); } } public static void write() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "尝试获取写锁"); writeLock.lock(); try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到了写锁"); TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { writeLock.unlock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了写锁"); } } public static void main(String[] args) { new Thread(() -> write(),"A").start(); new Thread(() -> read(),"B").start(); new Thread(() -> read(),"C").start(); new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 1500; i++) { new Thread(() -> read(),String.valueOf(i)).start(); } }).start(); } } 

• 在非公平的情况下 ↓
  
• 在公平的情况下↓
  

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5. 写一个死锁

5.1 代码

import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class DeadLockDemo2 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { DeadLock deadLock = new DeadLock(1); new Thread(deadLock,"1").start(); TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1); deadLock.setFlag(2); new Thread(deadLock,"2").start(); } } class DeadLock implements Runnable{ private ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock(); private ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock(); private int flag; public DeadLock(int flag) { this.flag = flag; } public void setFlag(int flag) { this.flag = flag; } //TODO tryLock避免死锁式,注意tryLock方法的使用位置，是在if条件中 @Override public void run() { if(flag == 1) { if(lock1.tryLock()) { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "成功获取到了锁1"); TimeUnit.SECONDS.sleep(1); if(lock2.tryLock()) { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "成功获取到了锁2"); }finally { lock2.unlock(); } }else { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁2失败"); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }finally { lock1.unlock(); } }else { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁1失败"); } }else { if(lock2.tryLock()) { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "成功获取到了锁2"); TimeUnit.SECONDS.sleep(1); if(lock1.tryLock()) { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "成功获取到了锁1"); }finally { lock1.unlock(); } }else { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁1失败"); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }finally { lock2.unlock(); } }else { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁2失败"); } } } //TODO 死锁式 /*@Override
    public void run() {
        if(flag == 1) {
            lock1.lock();
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到了锁1");
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "尝试获取锁2");
                lock2.lock();
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到了锁2");
                }finally {
                    lock2.unlock();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock1.unlock();
            }
        }else {
            lock2.lock();
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到了锁2");
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "尝试获取锁1");
                lock1.lock();
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到了锁1");
                }finally {
                    lock1.unlock();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock2.unlock();
            }
        }
    }*/ } 

5.2 总结

以上代码中，提供了两种方法，一个是会出现死锁的情况，调用的是lock方法；另一个是不会发生死锁的情况，也就是使用了tryLock方法，这个方法可以尝试获取锁，获取不到锁就会自动放弃，当然我们自己也能指定等待时间，同时我们也要注意tryLock的使用位置，它是在if条件语句中的，与lock方法有些区别

若发生死锁现象，我们有一种解决方案，

使用jps -l 命令显示出进程的信息，我们想要的就是进程号
之后根据进程号我们使用 jstack 进程号 我们就能查看堆栈信息了

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6. 自旋锁

自旋锁：阻塞或唤醒一个Java线程需要CPU切换状态来完成，需要耗费时间，如果当我们的代码过于简单的时候，切换状态消耗的时间可能会比用户代码执行的时间还要长，为了避免这种情况，自旋锁应需而生，它会让线程进行不断的自旋，直到获取到锁，避免了先换线程的开销（不过JVM中会对自旋锁进行优化，有一个自旋次数的阈值，超过之后就会停止自旋）
atomic包下的类基本上都是自旋锁的实现，例如AtomicInteger，它的原理是CAS，它的getAndIncrement方法（自增）就是利用的自旋锁，调用Unsafe的getAndAddInt方法，如下，直至修改成功才停止

• 局限：
  如果自旋锁被占用的时间太长，那么自旋的线程只会白白浪费处理器资源

• 适用场景
  在并发度不是特别高的情况下，而且代码块比较简单的时候

6.1 手写一个简单的自旋锁

public class SpinLockDemo { private AtomicReference<Thread> spinLock = new AtomicReference<>(); public void lock() { Thread cur = Thread.currentThread(); while(spinLock.compareAndSet(null,cur)) { } } public void unLock() { Thread cur = Thread.currentThread(); spinLock.compareAndSet(cur,null); } } 

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