并发锁机制

JDK1.6 synchronized (底层是由C++实现的):


synchronized: 互斥锁,悲观 锁,同步锁,重量级锁(耗性能),多线程使用重量级锁很容易发生线程阻塞,因为涉及到多个线程的启动和运行;

在线程执行具体某个方法时,其他会通过synchronized实现机制丢到任务队列,等执行线程释放锁,其他线程根据抢占获得锁,在抢占的过程中,根据上下文的切换操作系统的的调度,就会发生线程的阻塞

说明一点:JDK1.6就开始对synchronized 做了大量的优化。


通过实践对比(原子类和synchronized的性能)


原子类比synchronized锁 n++ 自增的效率更快。

原子类的底层实现是不断通过while循环进行cas,直到value设置成功,在while的这一步可能会发生死循环。


CAS(compareAndset,compareAndSwapInt),自选会成为CAS的瓶颈


cas:无锁,自旋锁,乐观锁,轻量级锁,乐观锁一般情况下,是不易发生线程阻塞的,轻量级则性能更好。


原子性问题


一般使用JDK类库的包如果自带原子性,则无线程安全问题,否则就会有原子性问题。

原子性问题:

1,compare和set之间如果不是一个原子操作,就会出现多线程并发问题

(compareAndSwapInt是C语言实现的:通过JNIENV调用C++的代码,不同的JNIENV调用的C++的代码都是彼此独立的,针对不同的CPU和硬件设备,底层对应的实现机制是不一样的,C++那块的代码也是Atomic事务修饰)

特别说明:JVM跨平台就是通过Java语言帮我们做了一层屏蔽(例如native修饰的),直接调到了C++的代码,另外根据机器的不同,JVM是由不同的实现方式的。

大致流程如下

Java应用层业务代码 --> Cas --> JNI进行不同的实现机制调用到不同的C++代码 -->

汇编语言 --> asm类:会获取系统参数,判断mp属性是不是一个多核参数,如果是就返回一个Lock指令 --> 汇编指令[这里会进行操作系统级别的使用Lock指令加一把锁,让使用的类保持一个原子特性]

从流程可以看到我们的终端是通过汇编指令上Lock锁来保证变量的原子性


ABA问题 (不知道是那个线程该的数据,并将数据还原的,所以修改的内存值需要加个版本号来区分)


场景:假设线程A读到当前值是10,可能线程B把值修改为100,然后线程C又把值修改为10。

在更改值之间,原始值被其他线程修改,导致比较不能成功,从而无法进行set。

因为这种问题可以说是存在合理的,线程拿到数据,在去比较并更改,导致值发生了变更,无法set(根据业务需求看是否需要解决)

解决方式: 设置初始值时,增加一个version版本号,初始值设置为 1 ,根据版本号来分区。

AtomicStampedReferencede的底层实现,就用了这套version的实现方式

,Java也提供了AtomicStampedReference类供我们用,说白了就是加了个版本,比对的就是内存值+版本是否一致


其他方面


1,JVM默认是不开启偏向锁的,可以通过启动参数开启偏向锁

2,Thread.Sleep(不会释放锁,会持有锁,所以容易造成其他线程竞争)

3,如果有两个或两个以上的线程操作同一个变量,并且用synchronized来保证变量的线程安全问题,可以考虑使用JDK并发包的原子类 AtomicStampedReferencede和LongAdder来提升性能,因为前者由于竞争关系,会导致线程持有锁的状态升级成重量级锁,后者是轻量级锁

4,顺便提一句 LongAdder的性能 通过实践得出比 AtomicStampedReferencede的性能好

LongAdder的实现流程(CAS的瓶颈就是自旋,LongAdder的思想就是把要操作的目标资源「分散」到数组Cell中,每个线程对自己的 Cell 变量的 value 进行原子操作,大大降低了失败的次数):

分段cas --> 分段cas++ --> 创建一个变量的副本数组 --> 其他线程对副本数组中的具体变量进行分段cas操作(造成少量的线程访问,不会触发多线程等待发生自选) --> 副本的数进行sum()在 加 1

AtomicStampedReferencede的实现流程:

CAS --> JNI --> C++ --> 汇编指令 --> 乐观锁

5,LongAdder和AtomicStampedReferencede相比,在实现流程上LongAdder多了一个分段cas借此来提高了性能


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