JavaEE之多线程进阶-面试问题

一.常见的锁策略

锁策略不是指某一个具体的锁，所有的锁都可以往这些锁策略中套

1.悲观锁与乐观锁

预测所冲突的概率是否高，悲观锁为预测锁冲突的概率较高，乐观锁为预测锁冲突的概率更低。

2.重量级锁和轻量级锁

从加锁的开销角度判断，重量级锁与悲观锁相对应，轻量级锁与乐观锁相对应。（并不是一定的，大多数情况是这样的）

3.挂起等待锁和自旋锁

挂起等待锁，就是悲观锁/重量级锁的一种典型实现。

自旋锁，则是乐观锁/轻量级锁的一种典型实现。

自旋锁，会在不释放cpu资源的情况下一直检测目标锁是否被释放，一旦锁被释放，就立即有机会获得锁（需要消耗更多cpu资源，且要在所冲突不高的时候）

挂起等待锁，就是让出cpu资源，让cpu去做别的事情，等待通知后才会获得锁资源。（时效性低，需消耗更多时间）

4.公平锁和非公平锁

公平锁：先到先得，先阻塞等待的先得到锁，后来后得。

非公平锁：不按照先来后到的顺序，谁争抢到锁归谁（大部分情况下都是使用非公平锁，效率高）

5.可重入锁和不可重入锁

如果对一个线程，针对一把锁重复加锁两次，就有可能出现死锁。

如果把锁设定成“可重入”就可以避免死锁了

可重入锁:对同一个锁资源可以加多次锁

不可重入锁:不可以对同一个锁资源加多次锁

6.读写锁

注：synchronized并非是读写锁

所谓读写锁，就是把“加锁操作”分成两种情况：加读锁，加写锁

读锁:共享锁,读与读操作都能同时拿到锁资源

写锁:排它锁,读写,写读,写写不能同时拿到锁资源

二.synchronized原理

1.特征

1)既是乐观锁,又是悲观锁(自适应)

2)是轻量级锁，也是重量级锁(自适应)

3)不是读写锁

4)挂起等待锁和自旋锁(自适应)

5)是可重入锁

6）非公平锁(锁竞争)

2.锁升级

1）刚开始使用synchronized加锁，首先锁会处于“偏向锁”状态。

偏向锁：相当于一种标记，不是真正加锁（更为轻量高效）

2）遇到线程之间的锁竞争时，会升级到“轻量级锁”。

3）进一步统计锁竞争出现的频次，达到一定程度后，升级到“重量级锁”        

无锁=》偏向锁=》轻量级锁=》重量级锁

上述锁升级的过程，主要是为了能够让synchronized这个锁更好的适应不同的场景，降低程序员负担。

注：上诉锁升级的过程是不可逆的

3.锁消除与锁粗化

1）锁消除

编译器会对所写的synchronized代码做出判定，判断这个地方是否确实需要加锁。

如果这个加锁是没有必要的，能够自动把synchronized给干掉。

2）锁粗化

也是一种编译器的优化策略

锁的粗细，是根据锁的粒度来判断的。

代码越多，则粒度越粗，

代码越少，则粒度越细。

锁粗化，就是把多个“细粒度”的锁合并为“粗粒度”的锁

三.CAS

1.概念

CAS全称“compare and swap”，用于比较内存与cpu寄存器种的内容。如果发现相同，就进行交换（交换的是内存和另一个寄存器的值）

如有一个内存中的数据和寄存器1，寄存器2.

比较内存中的数据与寄存器1中的数据是否相等，如果相等，将内存和寄存器2的数据进行交换。

CAS的关键是通过一个cpu指令（原子的）完成了一系列操作，可为编写多线程代码带来新的思路

称为“无锁化编程”

2.使用场景

基于CAS实现“原子类”。

public class Dem1 {private static AtomicInteger count = new AtomicInteger();public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i <50000; i++) {count.getAndIncrement();}});Thread t2=new Thread(()->{for (int i = 0; i < 50000; i++) {count.getAndIncrement();}});t1.start();t2.start();t1.join();t2.join();System.out.println("count="+count.get());}
}

3.CAS工作原理

假如有两个线程t1，t2进行自增操作

线程t1先读取到数据，t2后读取到，但t2优先进行cas操作，value+1.

此时调度回t1进行cas操作，能够发现数据发生了变化（value！=oldvalue）。

因此，就能判断出其它线程趁着t1load时修改了value的值，此时便不会进行cas操作，而是再来一次load，确保寄存器中的值是正确的值，然后进行cas。

3.ABA问题

CAS之所以能保证线程安全，重要的一点在于通过CAS比较的过程中，来确认是否有其它线程插入进来执行（通过比较value和oldvalue）

此处是通过判定值是否相同，来判断是否有其它线程修改过。

但是值相同！=没有修改可能。

有可能存在另一个线程修改了值，又修改回去了。这就是ABA问题。

ABA问题产生的原因是因为value可增可减

引入“版本号”，设置版本号只能增加，可以解决ABA问题