Java锁机制

Posted 2021-03-03 wishsaber

CAS无锁机制

CAS：Compare and Swap，即比较再交换。

Java内存模型：JMM（Java Memory Model）
在内存模型当中定义了一个主内存，所有声明的实例变量都存在于主内存当中，主内存的数据会共享给所有线程，每一个线程有一块工作内存，工作内存当中主内存数据的副本
当更新数据时，会将工作内存中的数据同步到主内存当中

 

 

 

CAS无锁机制：本身无锁，采用乐观锁的思想，在数据操作时对比数据是否一致，如果一致代表之前没有线程操作该数据，那么就会更新数据，如果不一致代表有县城更新则重试
CAS当中包含三个参数CAS(V,E,N)，V标识要更新的变量，E标识预期值，N标识新值

运行过程：
1.线程访问时，先会将主内存中的数据同步到线程的工作内存当中
2.假设线程A和线程B都有对数据进行更改，那么假如线程A先获取到执行权限
3.线程A先会对比工作内存当中的数据和主内存当中的数据是否一致，如果一致（V==E）则进行更新，不一致则刷新数据，重新循环判断
4.这时更新完毕后，线程B也要进行数据更新，主内存数据和工作内存数据做对比，如果一致则进行更新，不一致则将主内存数据重新更新到工作内存，然后循环再次对比两个内存中的数据
直到一致为止

 

 

 

CAS无锁机制存在一个问题
ABA问题，如果将原来A的值改为了B，然后又改回了A，虽然最终结果没有发生改变，但是在过程中是对该数据进行了修改操作
解决该问题：在Java中并发包下有一个原子类：AtomicStampedReference，在该类当中通过版本控制判断值到底是否被修改
解释：如果对值进行了更改则版本号+1，那么在CAS当中不仅仅对比变量的值，还要对比版本号，如果值和版本号都相等则代表没有被修改，如果有一方不相等代表进行过更改
那么就从主内存中重新刷新数据到工作内存然后循环对比，直到成功为止

保证线程安全的三个方面：
1.原子性：保证同一时刻该资源只能有一个线程访问修改，其他线程阻塞等待，例如Atomic包，锁
2.可见性：一个线程对于主内存的数据操作对于其他线程是可见的
3.有序性：一个线程观察其他线程中指令执行顺序，由于指令重排序存在，观察结果一般杂乱无序
原子性： 互斥访问，Atomic包，CAS算法，Synchronized，Lock

可见性：synchronized，volatile

顺序性：happends-before

 

AQS抽象队列同步器

AQS:全成AbstractQueueSynchronizer，抽象队列同步器，这个类在java.util.concurrent.locks包下
它是一个底层同步工具类，比如CountDownLatch,Sammphore，ReentrantLock,ReentrantReadWriteLock等等都是基于AQS
底层三个内容：
1.state（用于计数器）
2.线程标记（哪一个线程加的锁）
3.阻塞队列（用于存放阻塞线程）

在AQS当中，假设当前线程A要获取锁，如果获取到锁资源则将state改为1，然后记录当前线程，在线程A没有释放掉锁的情况下，那么其他线程访问时,
会产生阻塞，那么会将阻塞线程放入到队列(双向链表)当中，当线程A使用完该锁，调用了unLock时，那么在队列当中等待的线程就有执行得机会，如
果成功获取到锁则出队，如果没有获取到锁则让下一个等待线程去获取