Java 并发总结——高并发与同步锁

青旅半醒 2022-08-29 09:59 342阅读 0赞

### 一、高并发同步锁 ###

**（1）ThreadLocal**

threadLocal为每个线程维护一个本地变量。  
采用空间换时间，它用于线程间的数据隔离，为每一个使用该变量的线程提供一个副本，每个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会和其他线程的副本冲突。  
ThreadLocal类中维护一个Map，用于存储每一个线程的变量副本，Map中元素的键为线程对象，而值为对应线程的变量副本。

**（2）Synchronized 与Lock**

ReentrantLock 拥有Synchronized相同的并发性和内存语义，此外还多了 锁投票，定时锁等候和中断锁等候

ReentrantLock获取锁定与三种方式：  
1、 lock(), 如果获取了锁立即返回，如果别的线程持有锁，当前线程则一直处于休眠状态，直到获取锁  
2、tryLock(), 如果获取了锁立即返回true，如果别的线程正持有锁，立即返回false；  
3、tryLock(long timeout,TimeUnit unit)， 如果获取了锁定立即返回true，如果别的线程正持有锁，会等待参数给定的时间，在等待的过程中，如果获取了锁定，就返回true，如果等待超时，返回false；  
4、lockInterruptibly:如果获取了锁定立即返回，如果没有获取锁定，当前线程处于休眠状态，直到或者锁定，或者当前线程被别的线程中断

**synchronized**

在资源竞争不是很激烈的情况下，偶尔会有同步的情形下，synchronized是很合适的。原因在于，编译程序通常会尽可能的进行优化synchronized，另外可读性非常好，不管用没用过多线程包的程序员都能理解。  
**ReentrantLock**

ReentrantLock提供了多样化的同步，比如有时间限制的同步，可以被Interrupt的同步（synchronized的同步是不能Interrupt的）等。在资源竞争不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差点点。但是当同步非常激烈的时候，synchronized的性能一下子能下降好几十倍。而ReentrantLock确还能维持常态。

**（3）Volatile和Synchronized**  
Volatile和Synchronized四个不同点：

粒度不同，前者针对变量 ，后者锁对象和类  
syn阻塞，volatile线程不阻塞  
syn保证三大特性，volatile不保证原子性  
syn编译器优化，volatile不优化  
要使 volatile 变量提供理想的线程安全，必须同时满足下面两个条件：  
对变量的写操作不依赖于当前值。  
该变量没有包含在具有其他变量的不变式中。

**（4）CAS**  
CAS是乐观锁技术，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。

CAS有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。

（5）Java中Unsafe类详解  
1、通过Unsafe类可以分配内存，可以释放内存

类中提供的3个本地方法allocateMemory、reallocateMemory、freeMemory分别用于分配内存，扩充内存和释放内存，与C语言中的3个方法对应。

2、可以定位对象某字段的内存位置，也可以修改对象的字段值，即使它是私有的；  
3、挂起与恢复

将一个线程进行挂起是通过park方法实现的，调用 park后，线程将一直阻塞直到超时或者中断等条件出现。unpark可以终止一个挂起的线程，使其恢复正常。整个并发框架中对线程的挂起操作被封装在 LockSupport类中，LockSupport类中有各种版本pack方法，但最终都调用了Unsafe.park()方法。

4、cas操作

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