java线程钥匙_Java多线程并发编程/锁的理解
一.前言
最近項目遇到多線程并發的情景(并發搶單&恢復庫存并行)，代碼在正常情況下運行沒有什么問題，在高并發壓測下會出現：庫存超發/總庫存與sku庫存對不上等各種問題。
在運用了 限流/加鎖等方案后，問題得到解決。
加鎖方案見下文。
二.樂觀鎖 & 悲觀鎖
1.樂觀鎖
顧名思義，就是很樂觀，每次去拿數據的時候都認為別人不會修改，所以不會上鎖，但是在更新的時候會判斷一下在此期間別人有沒有去更新這個數據，可以使用版本號(version)等機制。
例如：mybatis-plus 自帶插件OptimisticLockerInterceptor，在數據庫表加上一個version字段，每次更新完數據庫mp會自動在version字段上加1，如果在更新提交的時候發現version字段的值與數據庫中最新的值不一致，則提交失敗。
2.悲觀鎖
悲觀鎖總是假設會出現最壞的情況，每次去拿數據的時候都認為別人會修改，所以每次在拿數據的時候都會上鎖，這樣別人想拿這個數據就會阻塞直到它拿到鎖。
傳統的MySQL關系型數據庫里邊就用到了很多這種鎖機制，比如行鎖，表鎖等，讀鎖，寫鎖等，都是在做操作之前先上鎖。
Java的同步synchronized關鍵字的實現就是典型的悲觀鎖。
3.總結
悲觀鎖適合寫操作多的場景，先加鎖可以保證寫操作時數據正確。
樂觀鎖適合讀操作多的場景，不加鎖的特點能夠使其讀操作的性能大幅提升。
三.獨占鎖 & 共享鎖
1.獨占鎖
是指該鎖一次只能被一個線程所持有。
例如：Synchronized?和?ReentrantLock?,它們同時也是悲觀鎖
2.共享鎖
是指該鎖可被多個線程所持有，允許多個線程同時去獲取。
例如：Semaphore?和?ReadWriteLock?和?countdownlatch，其讀鎖是共享鎖，寫鎖是獨享鎖。
3.總結
讀鎖的共享鎖可保證并發讀是非常高效的，讀寫，寫讀 ，寫寫的過程是互斥的。
獨享鎖與共享鎖也是通過AQS來實現的，通過實現不同的方法，來實現獨享或者共享。
四.公平鎖 & 非公平鎖
1.公平鎖
加鎖前先查看是否有排隊等待的線程，有的話優先處理排在前面的線程，先來先得。
2.非公平鎖
線程加鎖時直接嘗試獲取鎖，獲取不到就自動到隊尾等待。
3.總結
更多的是直接使用非公平鎖：非公平鎖比公平鎖性能高5-10倍，因為公平鎖需要在多核情況下維護一個隊列，如果當前線程不是隊列的第一個無法獲取鎖，增加了線程切換次數。
五.java線程鎖
由于多個線程是共同占有所屬進程的資源和地址空間的，那么就會存在一個問題：如果多個線程要同時訪問某個資源，怎么處理？
在Java并發編程中，經常遇到多個線程訪問同一個共享資源 ，這時候作為開發者必須考慮如何維護數據一致性，這就是Java鎖機制(同步問題)的來源。
Java提供了多種多線程鎖機制的實現方式，常見的有：
synchronized
ReentrantLock
Semaphore
AtomicInteger等
每種機制都有優缺點與各自的適用場景，必須熟練掌握他們的特點才能在Java多線程應用開發時得心應手。
1.Synchronized
在Java中synchronized關鍵字被常用于維護數據一致性。synchronized機制是給共享資源上鎖，只有拿到鎖的線程才可以訪問共享資源，這樣就可以強制使得對共享資源的訪問都是順序的。
Java開發人員都認識synchronized，使用它來實現多線程的同步操作是非常簡單的，只要在需要同步的對方的方法、類或代碼塊中加入該關鍵字，它能夠保證在同一個時刻最多只有一個線程執行同一個對象的同步代碼，可保證修飾的代碼在執行過程中不會被其他線程干擾。使用synchronized修飾的代碼具有原子性和可見性，在需要進程同步的程序中使用的頻率非常高，可以滿足一般的進程同步要求。
synchronized (obj) {
//方法
…….
}
synchronized實現的機理依賴于軟件層面上的JVM，因此其性能會隨著Java版本的不斷升級而提高。
到了Java1.6，synchronized進行了很多的優化，有適應自旋、鎖消除、鎖粗化、輕量級鎖及偏向鎖等，效率有了本質上的提高。在之后推出的Java1.7與1.8中，均對該關鍵字的實現機理做了優化。
需要說明的是，當線程通過synchronized等待鎖時是不能被Thread.interrupt()中斷的，因此程序設計時必須檢查確保合理，否則可能會造成線程死鎖的尷尬境地。
最后，盡管Java實現的鎖機制有很多種，并且有些鎖機制性能也比synchronized高，但還是強烈推薦在多線程應用程序中使用該關鍵字，因為實現方便，后續工作由JVM來完成，可靠性高。只有在確定鎖機制是當前多線程程序的性能瓶頸時，才考慮使用其他機制，如ReentrantLock等。
總結：在資源競爭不是很激烈的情況下，偶爾會有同步的情形下，synchronized是很合適的。原因在于，編譯程序通常會盡可能的進行優化synchronize，另外可讀性非常好。
2.ReentrantLock
可重入鎖，顧名思義，這個鎖可以被線程多次重復進入進行獲取操作。
ReentantLock繼承接口Lock并實現了接口中定義的方法，除了能完成synchronized所能完成的所有工作外，還提供了諸如可響應中斷鎖、可輪詢鎖請求、定時鎖等避免多線程死鎖的法。
Lock實現的機理依賴于特殊的CPU指定，可以認為不受JVM的約束，并可以通過其他語言平臺來完成底層的實現。在并發量較小的多線程應用程序中，ReentrantLock與synchronized性能相差無幾，但在高并發量的條件下，synchronized性能會迅速下降幾十倍，而ReentrantLock的性能卻能依然維持一個水準。
因此我們建議在高并發量情況下使用ReentrantLock。
ReentrantLock引入兩個概念：公平鎖與非公平鎖。
公平鎖指的是鎖的分配機制是公平的，通常先對鎖提出獲取請求的線程會先被分配到鎖。反之，JVM按隨機、就近原則分配鎖的機制則稱為不公平鎖。
ReentrantLock在構造函數中提供了是否公平鎖的初始化方式，默認為非公平鎖。這是因為，非公平鎖實際執行的效率要遠遠超出公平鎖，除非程序有特殊需要，否則最常用非公平鎖的分配機制。
ReentrantLock通過方法lock()與unlock()來進行加鎖與解鎖操作，與synchronized會被JVM自動解鎖機制不同，ReentrantLock加鎖后需要手動進行解鎖。為了避免程序出現異常而無法正常解鎖的情況，使用ReentrantLock必須在finally控制塊中進行解鎖操作。通常使用方式如下所示：
/**
* 初始化一個非公平鎖(該鎖只適用于單實例)
*/
private static Lock lock = new ReentrantLock(false);
void test() {
try {
lock.lock();
//...執行業務邏輯
}finally {
lock.unlock();
}
}
總結：在資源競爭不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差點點。但是當同步非常激烈的時候，synchronized的性能一下子能下降好幾十倍，而ReentrantLock確還能維持常態。高并發量情況下使用ReentrantLock。
3.Semaphore (信號量)
上述兩種鎖機制類型都是“互斥鎖”，互斥是進程同步關系的一種特殊情況，相當于只存在一個臨界資源，因此同時最多只能給一個線程提供服務。但是，在實際復雜的多線程應用程序中，可能存在多個臨界資源，這時候我們可以借助Semaphore信號量來完成多個臨界資源的訪問。
Semaphore基本能完成ReentrantLock的所有工作，使用方法也與之類似，通過acquire()與release()方法來獲得和釋放臨界資源。
經實測，Semaphone.acquire()方法默認為可響應中斷鎖，與ReentrantLock.lockInterruptibly()作用效果一致，也就是說在等待臨界資源的過程中可以被Thread.interrupt()方法中斷。
此外，Semaphore也實現了可輪詢的鎖請求與定時鎖的功能，除了方法名tryAcquire與tryLock不同，其使用方法與ReentrantLock幾乎一致。Semaphore也提供了公平與非公平鎖的機制，也可在構造函數中進行設定。
Semaphore的鎖釋放操作也由手動進行，因此與ReentrantLock一樣，為避免線程因拋出異常而無法正常釋放鎖的情況發生，釋放鎖的操作也必須在finally代碼塊中完成。
/** 定義一個非公平的共享鎖 */
public static Semaphore LOCK = new Semaphore(5, false);
void test() {
try{
//獲取許可
LOCK.acquire();
}
finally {
//釋放許可
LOCK.release();
}
}
總結：Semaphore有著非常強大的功能，并且是共享鎖，在特殊情景時非常有效。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的java线程钥匙_Java多线程并发编程/锁的理解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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