Java并发控制 学习笔记1

一、并发控制的方法

1、悲观锁：常用的互斥锁都属于悲观锁，一个线程访问共享资源时其他线程不能访问。

2、乐观锁：允许同时访问共享数据，只有在提交时利用如版本号检查是否有冲突，应用github。

3、什么时候用乐观锁、什么时候用悲观锁？

写操作比较多的时候悲观锁，读操作多用乐观锁。再就是一个事务执行时间很长时用乐观锁，冲突很多时考虑悲观锁。

二、什么是自旋锁？

正常的锁当一个线程拿不到共享资源时，会把该线程阻塞，等共享资源释放后，再唤醒该阻塞线程并进行调度；

自旋锁当一个线程拿不到共享资源时，它就一直while循环来询问该资源释放了没有，会一直占用cpu资源。

适用情况：如果大多事务的执行时间很短，自旋锁空转一会就能拿到资源，就用自旋锁，这时如果采用阻塞/唤醒思路的话，调度的时间消耗会比较大。

三、代码实现：

例1（leetcode1114按序打印）：

方案1（synchronized关键字）：

        既可以实现自旋锁，也可以实现阻塞/唤醒思路，但要注意自旋锁时很容易死锁，所以synchronized包裹哪一部分代码考虑清楚，同时若出现“不可见”问题，考虑适用volatile关键字。

代码（自旋锁）：

class Foo {

    private volatile Integer flag = 0;

    public Foo() {
        
    }

    public void first(Runnable printFirst) throws InterruptedException {
        
// 1、正常synchronized解决了“不可见问题”，
// 但因为这里flag!=0在synchronized代码块外边，
// 所以这里的flag用的是“线程存储空间中的值”，
// 不是主存中的最新值，所以使用volatile来定义flag变量；

// 2、另外synchronized(this)为什么不是synchronized(flag)，
// 因为Integer flag是引用类型，改变flag的值，flag指向的存储空间就变了，
// 作为共享资源的变量存储空间是一直不能变的。
        while (flag !=0) {} 
        synchronized(this) {
            printFirst.run();
            flag = 1;
        }
        
    }

    public void second(Runnable printSecond) throws InterruptedException {
        
            
        while (flag != 1) {}
        synchronized(this) {
            System.out.println(".." + flag);
            printSecond.run();
            flag = 2;
        }
        
    }

    public void third(Runnable printThird) throws InterruptedException {
        
        while (flag != 2);
        synchronized(this) {
            System.out.println(flag);
            flag = 0;
            printThird.run();
        }

    }
}


///
synchronized少包裹一些代码也行，如下：

class Foo {

    private volatile Integer flag = 0;

    public Foo() {
        
    }

    public void first(Runnable printFirst) throws InterruptedException {
        
        
        while (flag !=0) {}
        
        printFirst.run();
        synchronized(this) {
            flag = 1;
        }
        
    }

    public void second(Runnable printSecond) throws InterruptedException {
        
            
        while (flag != 1) {}

        printSecond.run();
        synchronized(this) {
            flag = 2;
        }
        
    }

    public void third(Runnable printThird) throws InterruptedException {
        
        while (flag != 2);
        printThird.run();
        synchronized(this) {
            flag = 0;
        }

    }
}

代码（阻塞/唤醒思路）：

class Foo {

    private Integer flag = 0;

    public Foo() {
        
    }

    public void first(Runnable printFirst) throws InterruptedException {
        // 可以用this，也可以另外定义一个一定不会被修改的Object，
        // 但不能用flag，原因如上代码。
        synchronized(this) {
            while (flag !=0) {this.wait();}
            printFirst.run();
            flag = 1;
            this.notifyAll();
        }
        
    }

    public void second(Runnable printSecond) throws InterruptedException {
        synchronized(this) {
            
            while (flag != 1) {this.wait();}
            printSecond.run();
            flag = 2;
            this.notifyAll();
        }
        
    }

    public void third(Runnable printThird) throws InterruptedException {
        synchronized(this) {
            while (flag != 2) this.wait();
            flag = 0;
            printThird.run();
            this.notifyAll();
        }

    }
}

方案2（Lock类）：和synchronized关键字差不多，只不过是一个封装好的类，还是得借助volatile关键字实现解决可见性，下面代码是自旋锁思路，也可以用条件锁Condition类实现阻塞思路，如文章最后的链接中的方法（synchronized配合wait等方法  == Lock配合Condition，只不过前者更底层）；

class Foo {

    private volatile Integer flag;
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    public Foo() {
        flag = 0;
    }

    public void first(Runnable printFirst) throws InterruptedException {
        
        while (flag != 0) {}
        lock.lock();
        printFirst.run();
        flag = 1;
        lock.unlock();
    }

    public void second(Runnable printSecond) throws InterruptedException {
        while (flag != 1);   
        lock.lock();     
        printSecond.run();
        flag = 2;
        lock.unlock();
    }

    public void third(Runnable printThird) throws InterruptedException {
        while (flag != 2);
        lock.lock();
        printThird.run();
        flag = 0;
        lock.unlock();
    }
}

方案3（原子类AtomicInteger类）：

也是既可以实现自旋锁，也可以实现阻塞唤醒，AtomicInteger不用=、!=、+等运算符，要调用get()方法、set()方法、incrementAndGet()等方法。

自旋锁代码：

class Foo {
    
    private AtomicInteger flag = new AtomicInteger(0);

    public Foo() {
        System.out.println(flag);
    }

    public void first(Runnable printFirst) throws InterruptedException {
        
        while (flag.get() != 0);
        printFirst.run();
        flag.set(1);
    }

    public void second(Runnable printSecond) throws InterruptedException {
        
        while (flag.get() != 1);
        printSecond.run();
        flag.set(2);
    }

    public void third(Runnable printThird) throws InterruptedException {
        
        while (flag.get() != 2);
        printThird.run();
        flag.set(0);
    }
}

阻塞/唤醒思路代码：

使用xx.wait、xx.notifyALL函数时，xx一定得对于所有线程可见。xx可以是另外定义的一个量，并配合synchronized关键字实现对所有线程可见，或者不用synchronized用volatile修饰一下也可以。

对于AtomicInteger类 阻塞不好实现，wait、notifyAll还是配合synchronized关键字用。

方案4（信号量、计数器、阻塞队列等，这些方面实现阻塞/唤醒思路，同时因为这些工具类都是线程安全的，都能满足“可见性”，所以只要这些工具类能有类似AtomicInteger类get/set方法的方法，那也能实现自旋锁，不过我还没试过...），下面链接都属阻塞/唤醒思路的：

链接：力扣https://leetcode.cn/problems/print-in-order/solutions/488685/si-chong-bu-tong-de-shi-xian-fang-shi-zong-jie-by-/

end...