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线程同步技术汇总

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摘要:备注整理一些同步技术,方便日后回顾。单机多线程情况解读层面的同步技术,字节码实现。能够响应中断,让等待状态的线程停止等待。每个子线程执行完毕以后,执行函数,字段减,直到字段变为。

备注:整理一些同步技术,方便日后回顾。目前技术还在学习中,了解到同步方面的新知识会补充到本文。

单机多线程情况:

synchronized
1、解读:

   (1)jvm层面的同步技术,字节码实现。当代码执行出现问题的时候(比如说抛出异常),JVM会自动释放锁,让其他阻塞的线程继续执行
   (2)可重入的:当线程已经获取锁对象,并且再次进入同步块,把锁的计数器+1,当执行monitorexit时,把锁的计数器-1,当计数器为0为止,对象被释放

2、使用情况:

   (1)实例对象作为锁对象:对象实例可能有多个,因此如果不能保证对象单例的情况下,同步可能会出现问题。
   (2)类对象作为锁对象:每个类只有1个类对象。
   (3)静态**同步方法:使用实例对象作为锁
   (4)成员同步方法:使用类对象作为锁

3、注意事项:

   (1)尽量减少同步的范围,提高程序并发性,减少死锁的可能性
   (2)使用Class类对象和实例对象的区别
   (3)静态方法和非静态方法进行同步的区别

Lock接口
1、解读:

   (1)Lock接口的同步更为灵活,使用起来也复杂一些
   (2)可以设置等待时间,在线程请求锁的时候,如果超过等待时间,则线程停止等待。
   (4)Lock能够响应中断,让等待状态的线程停止等待。
   (5)API提供返回值,知道线程是否成功获取锁
   (6)常用的实现类:ReentrantLock

2、使用情况:线程需要支持中断、查看线程是否成功获得锁
3、注意事项:

(1)代码层面实现的锁机制,遇到异常情况,JVM不会自动释放锁。使用lock(),必须使用unlokc()

ReentrantLock
1、解读:

   (1)使用AQS框架实现、实现了Lock接口
   (2)排他锁,只有一个线程能获取并使用资源
   (3)构造方法提供一个可选的公平参数,公平与非公平有何区别,所谓公平就是严格按照FIFO的顺序获取锁,非公平全按程序员自己设计规则来获取锁,比如可以根据优先级,也可以按照运行次数等规则来选择

(4)可以绑定多个Condition对象(Condition对象指的是,当线程获得锁,进入同步块以后,还需要满足Condition对象的条件,否则仍然会挂起等待,直到其他线程唤醒)

CountDownLatch
1、解读:

   (1)使用AQS框架实现
   (2)共享锁,可以有多个线程同时持有该锁
   (3)任务分成N个任务执行,state字段初始化为N。开始执行任务,调用线程调用await()函数挂起。每个子线程执行完毕以后,执行countDown()函数,state字段减1,直到字段变为0。调用线程从CountDown()函数返回,继续后续动作。

2、使用情况:
3、注意事项:

wait()、Notify()
1、解读:

   (1)调用对象的wait()方法,会将持有该对象的线程挂起,直到有别的线程调用这个对象的notify()方法
   

join()
1、解读:

   (1)在B线程中调用A线程的Join方法,则B会等待A线程执行完毕,再往下执行
   

cas算法
1、解读:

   (1)使用重试的方式,乐观锁的一种实现

2、使用场景:

   (1)AtomicInteger

Semaphore
1、解读:

   (1)利用AQS实现。
   (2)共享锁,可以有多个线程同时持有该锁
   (3)内部维护一个“许可集”,其实也就是state字段,标明同时最多有state个线程可以获取锁(成功调用acquire()函数)

CyclicBarrier
1、解读:

   (1)内存屏障。设立一个目标,当所有线程都达到这个目标时,程序才能往下执行。

volatile
1、解读:

   (1)volatile修饰的变量对所有线程具有可见性。一个线程修改了这个变量的值,其他线程对于这个新值是可以立即得知的。原因如下:对于共享变量,当一个线程修改了这个变量,其他线程如果要读取该变量,只能从主内存中读取,而不能读取工作内存中的变量,这样就保证了线程读取的变量都是最新的
   (2)volatile修饰的变量禁止 指令重排序 的优化(普通变量不能保证变量赋值操作的顺序与代码中一样,由于存在指令重排序优化,java代码变成汇编代码之后,代码执行顺序可能发生变化)
   (3)volatile无法保证原子性。
   (4)除了volatile关键字,还有两个关键字也能实现可见性。
       A、    synchronize:“在对变量进行unlock操作之前,先把工作内存里面的值同步到主内存”,由这条规则获得可见性。
       B、    final:final修饰的字段一旦被初始化完成,其他线程中就能看到final字段的值

2、使用情况:

   (1)某些情况下可以避免加锁,提高程序并发性

ThreadLocal:
1、ThreadLocal用于实现线程之间数据独立,从而避免数据共享,既然数据不共享了,自然就避免了线程安全问题,是同步的一种优化方案。

集群(多进程、多线程)

redis实现分布式锁
1、解读:

 (1)Redis是单线程模型,单个命令操作是原子性的。
 (2)NX指令:
     a、NX表示如果key不存在就添加,存在则直接返回
     b、NX是实现分布式锁的关键。
     c、实例:SET key uuid NX PX timeout
             SET resource_name uniqueVal NX PX 30000

2、注意点:
(1)为了防止因为各种原因导致无法释放锁,所以会利用expire key second把key设置一个过期时间
(2)利用expire设置过期时间,还是可能存在问题。比如说在setnx key valueexpire key second之间,发生了系统故障(或者其他原因),导致key没有设置过期时间,还是可能发生死锁。这时候,可以利用一条指令set lock:codehole true ex 5 nx,这条指令相当于先执行setnx再执行expire,同时保证原子性。
(3)在加锁和释放锁时,需要保证是同一把锁,通常的方法是使用uuid,存入key中,在释放锁时,把uuid和key中的值对比,相同则是同一把锁。
为什么需要保证同一把锁呢? 假设有A、B、C三台机器,A先获取锁,假设A的业务执行时间比较长,锁过期了(A的锁被删除了),这是B再请求并且获取锁,如果这时候A执行完了,不用判断是否同一把锁的情况下,A就删除了B的锁。这时候,如果C再请求获取锁,就出现B、C同时执行业务代码的情况。

Zookeeper实现分布式锁
1、参考:https://blog.csdn.net/sunfeiz...

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