参考资料:

不可不说的Java“锁”事
java多线程的15种锁

以下内容是参考上面两片文章写出的粗略总结, 想要细究可以看上面两位大佬写的文章, 由于是参考着写的, 所以有很多地方相同, 如果有侵权或不妥的地方还请联系删除.

一. 线程是否同步资源?

1. 悲观锁 : 同步

每次拿数据都按照最坏的情况来定, 认为一定会有别的线程过来修改, 所以每次拿数据之前都会先上锁, 这样别的线程要想来拿这个数据的时候就会被阻塞, 直到这个线程解锁.

部分锁实现:

synchronized 的实现就是悲观锁, 主要用于多写的场景, 可以确保数据同步正确

存在的部分问题:

线程持有该锁会导致其他需要此锁的线程阻塞
竞争强烈的情况下, 不断的加锁和解锁都会影响cpu的调度从而出现性能问题
如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁会导致优先级倒置从而出现性能问题

2. 乐观锁 : 不同步

每次拿数据都按照最好的情况来定, 认为不会有别的线程过来修改, 所以每次拿数据之前都不会上锁, 但是会在更新数据的时候判断有没有别的线程去修改了这个数据.

部分锁实现:

CAS算法, 主要用于多读的场景, 以此来提高数据的吞吐量

存在的部分问题:

CAS只能保证单个变量操作的原子性，当涉及到多个变量时，CAS是无能为力的
乐观锁在执行更新时频繁失败，就需要不断重试，从而浪费cpu资源
ABA问题

CAS (Compare And Swap) 比较和交换 : 用来保证数据操作的原子性

CAS包含了三个值:

需要读写的内存值 V

进行比较的值 A

要写入的新值 B

一条线程想要对V修改为B, 那么在进程刚进入的时候就会让A=V, 然后在修改之前会进行判断, 如果此时的A==V, 那么就说明没有线程对V的值进行修改, 就会把B赋值给V, 如果出现了A!=V的情况, 就说明了有其他线程对V的值进行了修改, 那么就不会进行赋值, 而是会不断的自旋, 直到V==A.

但是CAS算法也存在一个非常明显的问题, 即:

ABA问题

ABA又是什么呢? 例如, 线程把数据从A修改为了B, 然后又把B修改成了A, 这样另一条线程读取的时候, 就会误认为数据一直是A, 没有变化, 从而忽略了过程.

但是ABA问题的解决方法也非常的简单: AtomicStampedReference

即在每次修改的时候添加一个版本号, 每次更新的时候都把版本号增加, 以此来解决ABA问题.

二. 同步资源失败, 是否要阻塞?

1. 阻塞

当一个线程在获取锁的时候, 如果该锁已被其他线程获取了, 那么该线程会切换至阻塞状态, 直到被唤醒.

2. 自旋锁 : 不阻塞

当一个线程在获取锁的时候, 如果该锁已被其他线程获取了, 那么该线程会进入一个循环自旋的状态, 不断尝试重新获取, 直到成功, 自旋锁的实现原理也来自CAS.

存在的部分问题:

虽然避免了切换线程状态的开销, 但是它要占用cpu的时间, 如果长时间的自旋会白白浪费cpu的调度

3. 适应性自旋锁 : 不阻塞

适应性自旋锁是在jdk1.6之后引入的, 意味着自旋的次数将不再固定, 而是由上一次在该锁上的自旋时间和拥有者的状态共同决定的, 即如果有一个线程刚获得过该锁, 并且该线程还在运行中, 那么虚拟机就会认为这次自旋成功的概率也很大, 从而允许它自旋更长的时间, 反之如果一个某个锁, 很少被线程成功获得过, 那么对应的就会减少获取该锁线程的自旋时间甚至直接进入阻塞状态, 从而来避免cpu资源浪费.