Java中的锁

参考：

java 中的锁 -- 偏向锁、轻量级锁、自旋锁、重量级锁
Java中的锁--朱小厮

乐观锁和悲观锁

宏观概念上，锁分为悲观锁和乐观锁。

乐观锁：乐观思想，认为读多写少，并发概率低，每次写操作不上锁，但在更新时会先读出当前版本号，然后加锁操作（如果跟上一次的版本号相同，则更新），如果失败，就要重复“读-比较-写”操作。Java里的乐观锁基本都是通过CAS操作实现；轻量锁、偏向锁和自旋锁都是乐观锁。

悲观锁：悲观思想，认为写多读少，并发概率高，每次读写数据都会上锁，这样别人想读写这个数据就会block直到拿到锁。java中的悲观锁就是Synchronized；

Java线程阻塞的代价

Java线程是映射到操作系统原生线程之上的，如果要阻塞或缓行一个线程就需要操作系统介入，需要在用户态和内核态之间切换，会消耗大量的系统资源，因为用户态和和内核态都有各自专用的内存空间，专用的寄存器等。

如果线程状态切换时一个高频操作时，这将消耗很多CPU处理时间；
对于那些需要同步的简单的代码块，获取锁挂起操作消耗的时间比用户代码执行的时间还要长，这种同步策略显然非常糟糕；

synchronized

会导致未能获取锁的线程进入阻塞状态，所以他是Java语言中一个重量级的同步操作，被称为重量级锁。

非公平锁，无法保证等待的线程获取锁的顺序。新的线程会先自旋尝试获取锁，如果锁正在被占用，则该线程进入ContentionList。如果锁正好被释放，有可能获取到锁。

synchronized示意图

自旋锁：

自旋锁适用于锁竞争不激烈的情况，使等待锁的线程处于自旋状态等待锁释放，但会占用cpu做无用功（相比于阻塞挂起的操作消耗资源较小）；自旋锁的时间在jdk1.5中是写死的，但在jdk1.6中，由前一次同一个锁上的自旋时间以及锁的拥有者的状态来决定的；

时间阈值：一般为一个上下文切换的时间。

竞争切换：自旋锁是不公平的，当owner释放锁（unlock），不会将锁直接交给onDeck，onDeck需要重新竞争锁，缺点：牺牲公平性，优点：提高系统吞吐量。

在JVM中也把这种行为称为”竞争切换“。

偏向锁：

是Java6引入的一项多线程优化。它会偏向于第一个访问锁的线程，如果在运行过程中，同步锁只有一个线程访问，不存在多线程争用的情况，则线程是不需要触发同步的，在这种情况下，就会给线程加一个偏向锁；如果运行过程中，遇到了其他线程抢占锁，则持有偏向锁的线程会被挂起，JVM消除他身上的偏向锁，将锁恢复到标准的轻量级锁；

synchronized锁流程

偏向锁的释放：不主动释放，但在遇到竞争的情况下，在达到safe point（此时无字节码正在执行）就会释放偏向锁，mark word回复到”00“状态。

其它

死锁

必须满足一下4个条件：

互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺。
循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。