java并发-synchronized关键字&CAS锁
引言
java中提供了synchronized关键字和java.util.concurrent.locks包下的相关类来进行线程同步
synchronized关键字
在1.6之前synchronized是一个重量级锁，此同步方式同步成本非常高，因为阻塞线程会引起用户态和内核态之间切换。此后jvm对此同步方式进行了许多优化(偏向锁、轻量级锁)可以放心使用，而且因为是java关键字所以也可以享受以后的优化并且不需要更改代码
| 修饰 | 锁对象 |
|---|---|
| 静态方法 | 当前类对象(class) |
| 实例方法 | 当前实例(this) |
| 修饰代码块 | 指定变量 |
synchronized锁膨胀过程 [偏向锁] -> [轻量级锁] -> [重量级锁]
- 偏向锁
偏向锁会在第一次进行同步访问时的将访问线程的线程ID使用CAS记录到互斥变量的Mark word。
以后每次访问则检查访问线程的ID是否等于Mark word中记录的线程ID，如果等于则可以无锁同步。如果线程ID不相同则说明有其他线程竞争，此时偏向锁会膨胀成轻量级锁
适用场景：自始至终仅有同一线程访问
优点：可以实现无锁同步
缺点：如果很明显有其他线程竞争则很快将膨胀成轻量级锁 - 轻量级锁
加锁：为访问线程创建Lock record，将锁对象的Mark word复制到Lock record称为Displaced mark word，尝试使用CAS将Mark word指向Displaced mark word，如果成功则获取锁成功，否则循环重试
解锁：使用Displaced mark word替换原对象的Mark word
轻量级锁会在重试次数过多时膨胀成重量级锁
适用场景：线程竞争少，非耗时操作
优点：可以避免线程阻塞造成的造成的用户态和内核态切换成本
缺点：如果进行耗时操作则会循环获取锁占用CPU资源 - 重量级锁
重量级锁会在利用操作系统底层创建互斥量实现，同步时会造成内核态切换
适用场景：线程竞争激烈，耗时操作
优点：线程直接阻塞无CPU资源占用
缺点：线程阻塞，阻塞和唤醒线程耗时可能会超过代码本身执行时间，性能可能低于轻量级锁
ReentrantLock锁
ReentrantLock分为公平锁和非公平锁，内部使用CAS方式实现具体原理类似于轻量级锁
对比
- synchronized
- java关键字，易用
- 无需改代码享受jdk优化
- ReentrantLock
- java类，加锁解锁都是实例方法，可以更灵活的控制
- 提供Condition可以灵活的控制要唤醒的线程
- 可以实现公平锁
- 可以中断等待