常见的锁策略
注意: 接下来讲解的锁策略不仅仅是局限于 Java . 任何和 "锁" 相关的话题, 都可能会涉及到以下内容. 这些特性主要是给锁的实现者来参考的.普通的程序猿也需要了解一些, 对于合理的使用锁也是有很大帮助的.
1.乐观锁 vs 悲观锁
悲观锁:
(认为出现锁冲突是大概率事件)
总是假设最坏的情况,每次去拿数据的时候都认为别人会修改,所以每次在拿数据的时候都会
上锁,这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁。
乐观锁:
(认为出现锁冲突的小概率事件)
假设数据一般情况下不会产生并发冲突,所以在数据进行提交更新的时候,才会正式对数据是
否产生并发冲突进行检测,如果发现并发冲突了,则让返回用户错误的信息,让用户决定如何
去做。
Synchronized 初始使用乐观锁策略. 当发现锁竞争比较频繁的时候, 就会自动切换成悲观锁策略.
乐观锁适用场景
乐观锁的一个重要功能就是要检测出数据是否发生访问冲突. 我们可以引入一个 "版本号" 来解决.
假设我们需要多线程修改 "用户账户余额".
设当前余额为 100. 引入一个版本号 version, 初始值为 1. 并且我们规定 "提交版本必须大于记录
当前版本才能执行更新余额
线程 A 此时准备将其读出( version=1, balance=100 ),线程 B 也读入此信息( version=1,
balance=100 ).
线程 A 操作的过程中并从其帐户余额中扣除 50( 100-50 ),线程 B 从其帐户余额中扣除 20
( 100-20 );
线程 A 完成修改工作,将数据版本号加1( version=2 ),连同帐户扣除后余额( balance=50
),写回到内存中;
线程 B 完成了操作,也将版本号加1( version=2 )试图向内存中提交数据( balance=80
),但此时比对版本发现,操作员 B 提交的数据版本号为 2 ,数据库记录的当前版本也为 2 ,不
满足 “提交版本必须大于记录当前版本才能执行更新“ 的乐观锁策略。就认为这次操作失败.
2.读写锁
synchronized不是读写锁!
多线程之间,数据的读取方之间不会产生线程安全问题,但数据的写入方互相之间以及和读者之间都需要进行互斥。如果两种场景下都用同一个锁,就会产生极大的性能损耗。所以读写锁因此而产生。
读写锁(readers-writer lock),看英文可以顾名思义,在执行加锁操作时需要额外表明读写意图,复数读者之间并不互斥,而写者则要求与任何人互斥。
一个线程对于数据的访问, 主要存在两种操作: 读数据 和 写数据
- 两个线程都只是读一个数据, 此时并没有线程安全问题. 直接并发的读取即可.
- 两个线程都要写一个数据, 有线程安全问题.
- 一个线程读另外一个线程写, 也有线程安全问题.
读写锁就是把读操作和写操作区分对待. Java 标准库提供了 ReentrantReadWriteLock 类, 实现了读写锁.
- ReentrantReadWriteLock.ReadLock 类表示一个读锁. 这个对象提供了 lock / unlock 方法进行加锁解锁.
- ReentrantReadWriteLock.WriteLock 类表示一个写锁. 这个对象也提供了 lock / unlock 方法进行加锁解锁.
其中,
- 读加锁和读加锁之间, 不互斥.
- 写加锁和写加锁之间, 互斥.
- 读加锁和写加锁之间, 互斥.
注意, 只要是涉及到 "互斥", 就会产生线程的挂起等待. 一旦线程挂起, 再次被唤醒就不知道隔了多久了.因此尽可能减少 "互斥" 的机会, 就是提高效率的重要途径.
适用场景:
读写锁特别适合于 "频繁读, 不频繁写" 的场景中. (这样的场景其实也是非常广泛存在的)
比如教务系统.
每节课老师都要使用教务系统点名, 点名就需要查看班级的同学列表(读操作). 这个操作可能要每周执行好几次.而什么时候修改同学列表呢(写操作)? 就新同学加入的时候. 可能一个月都不必改一次.再比如, 同学们使用教务系统查看作业(读操作), 一个班级的同学很多, 读操作一天就要进行几十次上百次.但是这一节课的作业, 老师只是布置了一次(写操作)
3.重量级锁 vs 轻量级锁
synchronized 开始是一个轻量级锁. 如果锁冲突比较严重, 就会变成重量级锁.
锁的核心特性 "原子性", 这样的机制追根溯源是 CPU 这样的硬件设备提供的
- CPU 提供了 "原子操作指令".
- 操作系统基于 CPU 的原子指令, 实现了 mutex 互斥锁.
- JVM 基于操作系统提供的互斥锁, 实现了 synchronized 和 ReentrantLock 等关键字和类.
注意, synchronized 并不仅仅是对 mutex 进行封装, 在 synchronized 内部还做了很多其他的
工作
重量级锁: 加锁机制重度依赖了 OS 提供了 mutex
- 大量的内核态用户态切换
- 很容易引发线程的调度
这两个操作, 成本比较高. 一旦涉及到用户态和内核态的切换, 就意味着 "沧海桑田".
轻量级锁: 加锁机制尽可能不使用 mutex, 而是尽量在用户态代码完成. 实在搞不定了, 再使用 mutex.
- 少量的内核态用户态切换.
- 不太容易引发线程调度
理解用户态 vs 内核态
想象去银行办业务.
在窗口外, 自己做, 这是用户态. 用户态的时间成本是比较可控的.
在窗口内, 工作人员做, 这是内核态. 内核态的时间成本是不太可控的.
如果办业务的时候反复和工作人员沟通, 还需要重新排队, 这时效率是很低的.
4.自旋锁(Spin Lock)
synchronized开始是自旋锁,后面锁竞争激烈就成了挂起等待锁
synchronized 中的轻量级锁策略大概率就是通过自旋锁的方式实现的.
按之前的方式,线程在抢锁失败后进入阻塞状态,放弃 CPU,需要过很久才能再次被调度.
但实际上, 大部分情况下,虽然当前抢锁失败,但过不了很久,锁就会被释放。没必要就放弃 CPU. 这个时候就可以使用自旋锁来处理这样的问题.
自旋锁伪代码:
while (抢锁(lock) == 失败) {}
如果获取锁失败, 立即再尝试获取锁, 无限循环, 直到获取到锁为止. 第一次获取锁失败, 第二次的尝试会在极短的时间内到来.一旦锁被其他线程释放, 就能第一时间获取到锁.
理解自旋锁 vs 挂起等待锁
想象一下, 去追求一个女神. 当男生向女神表白后, 女神说: 你是个好人, 但是我有男朋友了~~
挂起等待锁: 陷入沉沦不能自拔.... 过了很久很久之后, 突然女神发来消息, "咱俩要不试试?" (注意,这个很长的时间间隔里, 女神可能已经换了好几个男票了).
自旋锁: 死皮赖脸坚韧不拔. 仍然每天持续的和女神说早安晚安. 一旦女神和上一任分手, 那么就能立刻抓住机会上位.
自旋锁是一种典型的 轻量级锁 的实现方式
自旋锁也是一种典型的 乐观锁 的实现方式
挂起等待锁也可以认为是重量级锁的典型实现方式
挂起等待锁也可以认为是悲观锁的典型实现方式
- 优点: 没有放弃 CPU, 不涉及线程阻塞和调度, 一旦锁被释放, 就能第一时间获取到锁.
- 缺点: 如果锁被其他线程持有的时间比较久, 那么就会持续的消耗 CPU 资源. (而挂起等待的时候是不消耗 CPU 的
5.公平锁 vs 非公平锁
synchronized内部实现是非公平锁
公平锁:
如果多个线程发生了锁竞争,当锁被释放的时候,这些等待的线程,遵循先来后到的顺序来拿到锁。
非公平锁:
如果多个线程发生了锁竞争,当锁被释放的时候,这些线程不遵循先来后到(这些线程谁都有机会拿到锁,机会均等)
- 操作系统内部的线程调度就可以视为是随机的. 如果不做任何额外的限制, 锁就是非公平锁. 如果要想实现公平锁, 就需要依赖额外的数据结构(队列), 来记录线程们的先后顺序.
- 公平锁和非公平锁没有好坏之分, 关键还是看适用场景.
6.可重入锁 vs 不可重入锁
synchronized 是可重入锁
可重入锁的字面意思是“可以重新进入的锁”,即允许同一个线程多次获取同一把锁。
比如一个递归函数里有加锁操作,递归过程中这个锁会阻塞自己吗?如果不会,那么这个锁就是可重入锁(因为这个原因可重入锁也叫做递归锁)。
Java里只要以Reentrant开头命名的锁都是可重入锁,而且JDK提供的所有现成的Lock实现类,包括synchronized关键字锁都是可重入的。
而 Linux 系统提供的 mutex 是不可重入锁
相关文章:

常见的锁策略
注意: 接下来讲解的锁策略不仅仅是局限于 Java . 任何和 "锁" 相关的话题, 都可能会涉及到以下内容. 这些特性主要是给锁的实现者来参考的.普通的程序猿也需要了解一些, 对于合理的使用锁也是有很大帮助的. 1.乐观锁 vs 悲观锁 悲观锁: (认为出现锁冲…...

springboot学习(八十) springboot中使用Log4j2记录分布式链路日志
在分布式环境中一般统一收集日志,但是在并发大时不好定位问题,大量的日志导致无法找出日志的链路关系。 可以为每一个请求分配一个traceId,记录日志时,记录此traceId,从网关开始,依次将traceId记录到请求头…...
10种ADC软件滤波方法及程序
10种ADC软件滤波方法及程序一、10种ADC软件滤波方法1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法)2、中位值滤波法3、算术平均滤波法4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法&#x…...

第五章:Windows server加域
加入AD域:教学视频:https://www.bilibili.com/video/BV1xM4y1D7oL/?spm_id_from333.999.0.0首先我们选择一个干净的,也就是新建的没动过的Windows server虚拟机。我们将DNS改成域的ip地址,还要保证它们之间能ping的通,…...
Elasticsearch:获取 nested 类型数组中的所有元素
在我之前的文章 “Elasticsearch: object 及 nested 数据类型” 对 nested 数据类型做了一个比较详细的介绍。在实际使用中,你在构建查询时肯定会遇到一些问题。根据官方文档介绍,nested 类型字段在隐藏数组中索引其每个项目,这允许独立于索引…...
English Learning - Day53 作业打卡 2023.2.7 周二
English Learning - Day53 作业打卡 2023.2.7 周二引言1. 我必须承认,我之前学习没你用功。have to VS must2. 这跟我想得一样简单。3. 生活并不像它看上去那么顺风顺水,但也不会像我们想象得那么难。Look VS seem4. 你比去年高多了。5. 你关心你的工作胜…...

SpringMVC--注解配置SpringMVC、SpringMVC执行流程
注解配置SpringMVC 使用配置类和注解代替web.xml和SpringMVC配置文件的功能 创建初始化类,代替web.xml 在Servlet3.0环境中,容器会在类路径中查找实现javax.servlet.ServletContainerInitializer接口的类, 如果找到的话就用它来配置Servle…...

JavaScript中数组常用的方法
文章目录前言常用数组方法1、 join( )2、push()与 pop()3、shift()与 unshift()4、sort()5、reverse()6、slice(ÿ…...
ModuleNotFoundError: No module named ‘pip‘
项目场景:pip 错误 Traceback (most recent call last): File "E:\KaiFa\Python\Python38\lib\runpy.py", line 194, in _run_module_as_main return _run_code(code, main_globals, None, File "E:\KaiFa\Python\Python38\lib\runpy.py&qu…...
ROS2 入门应用 发布和订阅(C++)
ROS2 入门应用 发布和订阅(C)1. 创建功能包2. 创建源文件2.1. 话题发布2.2. 话题订阅3. 添加依赖关系4. 添加编译信息4.1. 添加搜索库4.2. 增加可执行文件4.3. 增加可执行文件位置5. 编译和运行1. 创建功能包 在《ROS2 入门应用 工作空间》中已创建和加…...

XSS漏洞,通过XSS实现网页挂马
**今天讲下通过XSS实现网页挂马~*,目的是了解安全方面知识,提升生活网络中辨别度 原理: 实验分为两部分: 1、通过Kali linux,利用MS14_064漏洞,制作一个木马服务器。存在该漏洞的用户一旦通过浏览器访问木…...

家政服务小程序实战教程09-图文卡片
小程序还有一类需求就是展示服务的列表,我们这里用图文卡片组件来实现,我们先要添加一个标题,使用网格布局来实现 第一列添加一个文本组件,第二列添加一个图标组件 修改文本组件的文本内容,设置外边距 设置第二列的样式…...

国内唯一一部在CentOS下正确编译安装和使用RediSearch的教程
开篇 Redis6开始增加了诸多激动人心的模块,特别是:RedisJSON和RediSearch。这两个模块已经完全成熟了。它们可以直接使用我们的生产上的Redis服务器来做全文搜索(二级搜索)以取得更廉价的硬件成本、同时在效率上竟然超过了Elastic…...

前端对于深拷贝和浅拷贝的应用和思考
浅拷贝 浅拷贝 : 浅拷贝是指对基本类型的值拷贝,以及对对象类型的地址拷贝。它是将数据中所有的数据引用下来,依旧指向同一个存放地址,拷贝之后的数据修改之后,也会影响到原数据的中的对象数据。最简单直接的浅拷贝就…...

Java基础常见面试题(三)
String 字符型常量和字符串常量的区别? 形式上: 字符常量是单引号引起的一个字符,字符串常量是双引号引起的若干个字符; 含义上: 字符常量相当于一个整型值( ASCII 值),可以参加表达式运算;字符串常量代表一个地址值…...

C++设计模式(13)——装饰模式
亦称: 装饰者模式、装饰器模式、Wrapper、Decorator 意图 装饰模式是一种结构型设计模式, 允许你通过将对象放入包含行为的特殊封装对象中来为原对象绑定新的行为。 问题 假设你正在开发一个提供通知功能的库, 其他程序可使用它向用户发…...

ESP-01S通过AT指令上报数据到阿里云物模型
ESP-01S使用AT指令上报数据到阿里云物模型 上篇文章介绍了如何用AT指令连接阿里云并进行通信:https://blog.csdn.net/weixin_46251230/article/details/128995530 但最终需要将传感器数据上报到云平台显示,所以需要建立阿里云物模型 阿里云平台建立物…...

【强化学习】马尔可夫决策过程MDP
1.马尔可夫决策过程MDP 1.1 MDP五元组 MDP<S,A,P,R,γ>MDP<\mathcal{S},\mathcal{A},\mathcal{P},\mathcal{R},\mathcal{\gamma}>MDP<S,A,P,R,γ>,其中: S\mathcal{S}S:状态空间A\mathcal{A}A:动作空间P\mathc…...

刘润:五维思考,让你站得更高、看得更远
原标题:刘润:五维思考,让你站得更高、看得更远 前言:遇到问题时,有的人很快就能想明白,有的人需要很久才能想明白,还有的人始终都想不明白。 而且,那些很快就能想明白的人࿰…...

从运维角度看微服务 k8s部署微服务【偏理论】【AL】
从运维角度看微服务 & 部署微服务【偏理论】 1、微服务的特点 服务组件化: 每个服务独立开发、部署,有效避免一个服务的修改引起整个系统重新部署。 技术栈灵活: 约定通信方式,使得服务本身功能实现对技术要求不再那么敏感。…...
uniapp 对接腾讯云IM群组成员管理(增删改查)
UniApp 实战:腾讯云IM群组成员管理(增删改查) 一、前言 在社交类App开发中,群组成员管理是核心功能之一。本文将基于UniApp框架,结合腾讯云IM SDK,详细讲解如何实现群组成员的增删改查全流程。 权限校验…...

超短脉冲激光自聚焦效应
前言与目录 强激光引起自聚焦效应机理 超短脉冲激光在脆性材料内部加工时引起的自聚焦效应,这是一种非线性光学现象,主要涉及光学克尔效应和材料的非线性光学特性。 自聚焦效应可以产生局部的强光场,对材料产生非线性响应,可能…...
利用ngx_stream_return_module构建简易 TCP/UDP 响应网关
一、模块概述 ngx_stream_return_module 提供了一个极简的指令: return <value>;在收到客户端连接后,立即将 <value> 写回并关闭连接。<value> 支持内嵌文本和内置变量(如 $time_iso8601、$remote_addr 等)&a…...

《从零掌握MIPI CSI-2: 协议精解与FPGA摄像头开发实战》-- CSI-2 协议详细解析 (一)
CSI-2 协议详细解析 (一) 1. CSI-2层定义(CSI-2 Layer Definitions) 分层结构 :CSI-2协议分为6层: 物理层(PHY Layer) : 定义电气特性、时钟机制和传输介质(导线&#…...
如何为服务器生成TLS证书
TLS(Transport Layer Security)证书是确保网络通信安全的重要手段,它通过加密技术保护传输的数据不被窃听和篡改。在服务器上配置TLS证书,可以使用户通过HTTPS协议安全地访问您的网站。本文将详细介绍如何在服务器上生成一个TLS证…...

零基础设计模式——行为型模式 - 责任链模式
第四部分:行为型模式 - 责任链模式 (Chain of Responsibility Pattern) 欢迎来到行为型模式的学习!行为型模式关注对象之间的职责分配、算法封装和对象间的交互。我们将学习的第一个行为型模式是责任链模式。 核心思想:使多个对象都有机会处…...

pikachu靶场通关笔记22-1 SQL注入05-1-insert注入(报错法)
目录 一、SQL注入 二、insert注入 三、报错型注入 四、updatexml函数 五、源码审计 六、insert渗透实战 1、渗透准备 2、获取数据库名database 3、获取表名table 4、获取列名column 5、获取字段 本系列为通过《pikachu靶场通关笔记》的SQL注入关卡(共10关࿰…...

HashMap中的put方法执行流程(流程图)
1 put操作整体流程 HashMap 的 put 操作是其最核心的功能之一。在 JDK 1.8 及以后版本中,其主要逻辑封装在 putVal 这个内部方法中。整个过程大致如下: 初始判断与哈希计算: 首先,putVal 方法会检查当前的 table(也就…...

基于Java+MySQL实现(GUI)客户管理系统
客户资料管理系统的设计与实现 第一章 需求分析 1.1 需求总体介绍 本项目为了方便维护客户信息为了方便维护客户信息,对客户进行统一管理,可以把所有客户信息录入系统,进行维护和统计功能。可通过文件的方式保存相关录入数据,对…...

并发编程 - go版
1.并发编程基础概念 进程和线程 A. 进程是程序在操作系统中的一次执行过程,系统进行资源分配和调度的一个独立单位。B. 线程是进程的一个执行实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。C.一个进程可以创建和撤销多个线程;同一个进程中…...