根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場景，選擇合適的鎖？
前言：剛開始我看到這個(gè)標(biāo)題的時(shí)候我感覺“很熟悉，但是又很陌生”，因?yàn)殒i是有效的解決并發(fā)情況下保證臨界資源操作原子性的有效手段之一。下面我就從我們幾個(gè)開發(fā)使用的角度來說我們常用的鎖。
鎖可以解決什么問題?
鎖可以解決并行執(zhí)行任務(wù)執(zhí)行過程中對，共享數(shù)據(jù)順序訪問、修改的場景。比如對同一個(gè)賬戶進(jìn)行并行扣款或者轉(zhuǎn)賬。下面我們展開討論下 synchronized 、ReetranLock 以及他們的使用。
synchronized
synchronized 是 JDK 提供的內(nèi)置鎖， 由 JVM 虛擬機(jī)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，是基于 monitor 機(jī)制， 在 JDK 1.6 之后被優(yōu)化，會(huì)有一個(gè)鎖升級的過程，將鎖的狀態(tài)存儲(chǔ)到對象頭中。
鎖升級過程，默認(rèn)是無鎖狀態(tài)，首先會(huì)進(jìn)行判斷，如果是沒有字段競爭的情況下會(huì)使用偏向鎖，偏向鎖的本質(zhì)就是將當(dāng)前獲得鎖的線程 id 設(shè)置到共享數(shù)據(jù)的對象頭中。然后升級為輕量級鎖，輕量級鎖的本質(zhì)是通過 CAS 來修改 MarkWord 來實(shí)現(xiàn)的。最后再升級為重量級鎖，我們可以通過操作系統(tǒng)的 monitor 依賴操作系統(tǒng)的 MutexLock(互斥鎖)來實(shí)現(xiàn)的 。
四種使用方式
- 在靜態(tài)方法上使用
- 在普通方法上使用
- 鎖定 this 狀態(tài)
- 鎖定靜態(tài)類
加鎖狀態(tài)記錄位置
對象加鎖，記錄在對象頭中，對象頭如下圖所示。
在運(yùn)行期間，Mark Word里面存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)隨著鎖標(biāo)志位的變化而變化。Mark Word可能變?yōu)榇鎯?chǔ)以下4種數(shù)據(jù)，如下圖所示
鎖的膨脹和升級
鎖的升級和膨脹時(shí)候不可逆轉(zhuǎn)的。
使用場景
JDK 在并發(fā)包中， 使用 synchroinzed 的地方有：
- ConcurrentHashMap (jdk 1.8)
- HashTable
ReetrantLock
ReetrantLock 開發(fā)作者是 Doug Lea ，從 JDK1.5 開始過后加入 JDK 的鎖，主要是通過 QAS 的方式來實(shí)現(xiàn)的， 通過 Unsafe 包提供的 CAS 操作來進(jìn)行鎖狀態(tài)(state)的競爭。然后通過 LockSupport.park(this). 進(jìn)行 park 住線程，如果在 AQS 隊(duì)列頭的對象進(jìn)行喚醒執(zhí)行 unpack 方法，然后讓他去競爭鎖。
ReetrantLock 還分為公平鎖和非公平鎖，默認(rèn)是非公平鎖。因?yàn)楣芥i，是需要保證競爭者按照獲取鎖的順序進(jìn)行獲得，性能略低于非公平鎖。
AQS 隊(duì)列結(jié)構(gòu)如下所示，它的本質(zhì)是一個(gè) FIFO 的線程安全的同步隊(duì)列，如下圖所示：
ReetrantLock 加鎖和解鎖的過程如下圖所示：
使用方式
ReetrantLock 的使用方式如下，主要是有三個(gè)步驟：創(chuàng)建、加鎖、解鎖。
- class X {
- private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
- // ...
- public void m() {
- lock.lock(); // block until condition holds
- try {
- // ... method body
- } finally {
- lock.unlock()
- }
- }
- }
使用場景
JDK 在并發(fā)包中， 使用 ReetrantLock 的地方有：
- CyclicBarrier
- DelayQueue
- LinkedBlockingDeque
- ThreadPoolExecutor
- ReentrantReadWriteLock
- StampedLock
上面我只是列舉了一部分，對于 ReetrantLock 來看可以說是并發(fā)包中非常基礎(chǔ)的類，也是我們學(xué)習(xí)并發(fā)的基礎(chǔ)，在后續(xù)的文章中我會(huì)給展開做更加深入的分析。
如何選擇鎖?
1.對于單機(jī)環(huán)境我們在 JDK 內(nèi)進(jìn)行并發(fā)控制我們可以使用 synchronized (內(nèi)置鎖) 和 RentrantLock 。
2.對于自增或者原子數(shù)據(jù)累計(jì)我們可以使用 Unsafe 提供的原子類，比如 AtomicInteger , AtomicLong
3.對于數(shù)據(jù)庫的話，對于用戶金額扣除的場景我們可以使用樂觀鎖的方式來進(jìn)行控制，SQL 如下
- update table_name set amount = 100,
- version = version + 1 where id = 1 and version = 1;
4.對于分布式場景下我們需要保證一致性，可以使用 Redis 或者 Zk 實(shí)現(xiàn)分布式鎖。來進(jìn)行分布式場景下的并發(fā)控制。
參考信息
《深入理解 Java 虛擬機(jī)》周志明
https://blog.csdn.net/wangbo199308/article/details/108688109
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