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Java中的锁[原理、锁优化、CAS、AQS]

发布：烟台培训机构
来源：互联网
时间：2018-03-30 18:57

    1、为什么要用锁？
    锁-是为了解决并发操作引起的脏读、数据不一致的问题。
    2、锁实现的基本原理
    2.1、volatile
    Java编程语言允许线程访问共享变量，为了确保共享变量能被准确和一致地更新，线程应该确保通过排他锁单独获得这个变量。Java语言提供了volatile,在某些情况下比锁要更加方便。
    volatile在多处理器开发中保证了共享变量的“ 可见性”.可见性的意思是当一个线程修改一个共享变量时，另外一个线程能读到这个修改的值。
    结论：如果volatile变量修饰符使用恰当的话，它比synchronized的使用和执行成本更低，因为它不会引起线程上下文的切换和调度。
    2.2、synchronized
    synchronized通过锁机制实现同步。
    先来看下利用synchronized实现同步的基础：Java中的每一个对象都可以作为锁。
    具体表现为以下3种形式。
    对于普通同步方法，锁是当前实例对象。
    对于静态同步方法，锁是当前类的Class对象。
    对于同步方法块，锁是Synchonized括号里配置的对象。
    当一个线程试图访问同步代码块时，它首先必须得到锁，退出或抛出异常时必须释放锁。
    2.2.1 synchronized实现原理
    synchronized是基于Monitor来实现同步的。
    Monitor从两个方面来支持线程之间的同步：
    互斥执行
    协作
    1、Java 使用对象锁（使用 synchronized 获得对象锁）保证工作在共享的数据集上的线程互斥执行。
    2、使用 notify/notifyAll/wait 方法来协同不同线程之间的工作。

3、Class和Object都关联了一个Monitor.

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    Monitor 的工作机理
    线程进入同步方法中。
    为了继续执行临界区代码，线程必须获取 Monitor 锁。如果获取锁成功，将成为该监视者对象的拥有者。任一时刻内，监视者对象只属于一个活动线程（The Owner）
    拥有监视者对象的线程可以调用 wait（）进入等待集合（Wait Set），同时释放监视锁，进入等待状态。
    其他线程调用 notify（） / notifyAll（）接口唤醒等待集合中的线程，这些等待的线程需要重新获取监视锁后才能执行 wait（）之后的代码。
    同步方法执行完毕了，线程退出临界区，并释放监视锁。
    参考文档：#/developerworks/cn/java/j-lo-synchronized
    2.2.2 synchronized具体实现
    1、同步代码块采用monitorenter、monitorexit指令显式的实现。
    2、同步方法则使用ACC_SYNCHRONIZED标记符隐式的实现。
    通过实例来看看具体实现：
    public class SynchronizedTest { public synchronized void method1（）{ System.out.println（“Hello World!”）； } public void method2（）{ synchronized （this）{ System.out.println（“Hello World!”）； } }}
    monitorenter
    每一个对象都有一个monitor,一个monitor只能被一个线程拥有。当一个线程执行到monitorenter指令时会尝试获取相应对象的monitor,获取规则如下：
    如果monitor的进入数为0,则该线程可以进入monitor,并将monitor进入数设置为1,该线程即为monitor的拥有者。
    如果当前线程已经拥有该monitor,只是重新进入，则进入monitor的进入数加1,所以synchronized关键字实现的锁是可重入的锁。
    如果monitor已被其他线程拥有，则当前线程进入阻塞状态，直到monitor的进入数为0,再重新尝试获取monitor.
    monitorexit
    只有拥有相应对象的monitor的线程才能执行monitorexit指令。每执行一次该指令monitor进入数减1,当进入数为0时当前线程释放monitor,此时其他阻塞的线程将可以尝试获取该monitor.
    2.2.3 锁存放的位置

锁标记存放在Java对象头的Mark Word中。

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