线程同步技术汇总

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。关于Zookeeper实现的分布式锁，目前还在研究中，日后补充

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。

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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 value和expire 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/sunfeizhi/article/details/51926396