多线程5（Thread）

锁策略

在要实现一把锁的时候需要锁策略。

悲观锁vs乐观锁

在使用锁时，预测锁发生冲突的概率。

预测概率越高就是“悲观锁”。

预测概率越低就是“乐观锁”。

对于悲观锁来说通常会进行一些阻塞操作。

对于乐观锁来说锁冲突的概率不大，通常会进行忙等/版本号。

重量级锁vs轻量级锁

重量级锁指加锁的开销比较大，等待锁的线程等待时间会比较长。

轻量级锁指加锁的开销比较小，等待锁的线程等待时间会比较短。

挂起等待锁vs自旋锁

挂起等待锁就是“悲观锁”和“重量级锁”的典型实现：

当遇到锁冲突时，就会让线程挂起等待（将线程调度出CPU，等待被CPU唤起），去干别的事等空闲时再重新调度。

自旋锁就是“乐观锁”和“轻量级锁”的典型实现：

当遇到锁冲突时，不会放弃CPU，就会通过忙等的方式，再次尝试获取锁。

公平锁和非公平锁

以先来后到的方式判断公平。

读写锁

普通的锁只有加锁和解锁，但是读写锁有加读锁，加写锁，解锁。

允许多次读锁，但是不允许写锁和读锁，写锁和写锁，会有线程安全问题。

synchronized的优化体现

1.锁升级

synchornized是“自适应”锁，在空闲时为自旋状态，忙时就是挂起等待状态，也是非公平锁，而自适应就是锁升级。

偏向锁：就是一开始对锁对象进行一个标记，如果没有其他线程来竞争就直接保持到结束，但是有其他线程竞争就加锁。

synchronized的原理就是：无锁->偏向锁->自旋锁->重量级锁。

一开始是无锁，然后进行一个标记锁，当有其他线程竞争时，就变成自旋锁，当竞争进一步加强就变成重量级锁。

2.锁消除

当在不必要加锁的时候会自动去除锁。

3.锁粗化

在一段时间频繁的对同一段代码加锁解锁，可能会被优化成一次加锁解锁。

CAS（compare and swap）

CAS对比与交换，是先进行一个比较，如果满足条件就交换，同时返回true；如果不满足就返回false。

CAS的伪代码

上述代码是通过一条cpu指令完成的，意味着上诉代码是“原子”的。

CPU的特殊指令完成了上述操作，操作系统又进行封装成API，Java又将封装了操作系统的API。

CAS的典型应用

1.实现原子类

想++这样的操作不是原子的而是通过一条一条CPU指令完成的。

而AtonicInteger的++就是原子的，相似的还有更多Atonic的方法。

2.实现自旋锁

CAS的ABA问题

通过CAS来判定，是指当前load到寄存器的值，和内存中的值是否相同，如果一致就判断没有其他线程修改，接下来的操作线程安全。

但是当内存中的值A被改成B，但是却被其他线程改成A了，此时就会出现问题了，这就是ABA问题。

但是一般情况下因为会将之给改回来，所以不会有严重的bug，但是也有特殊情况。

JUC（java.util.concurrent）中的常见类

1.collable接口

collable类似于runnable，Runnable中的是通过run方法执行任务，且返回值是void，而collable是call方法，且返回值可以自定义。

2.ReentrantLock类

ReentrantLock是一把比较传统的锁，在synchronized不成熟的时候，所用的加锁方式。

要lock和unlock。

synchronized和ReentrantLock的区别：

1.前者不需要自动解锁，后者需要调用unlock。

2.前者在申请锁失败时会死等，而后者可以通过trylock进行等待或直接放弃，如果超过等待时间就会放弃加锁。

3.synchronized是非公平锁，ReentrantLock默认是非公平锁，可以添加true转变成公平锁。

4.synchronized通过wait/notify进行随机唤醒，而ReentrantLock可以通过Condition进行更精准的唤醒。