锁 2020-12-30

一: synchronized的执行过程： 偏向锁->轻量级自旋锁->重量级锁

1. 检测Mark Word里面是不是当前线程的ID，如果是，表示当前线程处于偏向锁

2. 如果不是，则使用CAS将当前线程的ID替换Mard Word，如果成功则表示当前线程获得偏向锁，置偏向标志位1

3. 如果失败，则说明发生竞争，撤销偏向锁，进而升级为轻量级锁。

4. 当前线程使用CAS将对象头的Mark Word替换为锁记录指针，如果成功，当前线程获得锁

5. 如果失败，表示其他线程竞争锁，当前线程便尝试使用自旋来获取锁。

6. 如果自旋成功则依然处于轻量级状态。

7. 如果自旋失败，则升级为重量级锁。

首先试图加偏向锁,修改对象头的线程id,如果失败,说明存在竞争,进而使用轻量级锁进行自旋获取锁,自旋失败，则升级为重量级锁

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二: 锁的类型

捕获.PNG

1. 公平锁和非公平锁

公平锁是严格按照请求所的顺序来排队获得锁的，而非公平锁时可以抢占的

2. 轻量级锁和重量级锁

   轻量级自旋 不进行操作系统用户态和内核态的转换,消耗cpu;重量级锁相反

3. 读写锁和互斥锁

4. 悲观锁和乐观锁

   悲观锁：假定会发生并发冲突，屏蔽一切可能违反数据完整性的操作。 乐观锁：假定不会发生并发冲突，只在提交操作时检测是否违反数据完整性。（使用版本号或者时间戳来配合实现）

5. 可重入锁 ReentrantLock

   通俗来说：当线程请求一个由其它线程持有的对象锁时，该线程会阻塞，而当线程请求由自己持有的对象锁时，如果该锁是重入锁，请求就会成功，否则阻塞。

   实现原理：每一个锁关联一个线程持有者和计数器，当计数器为 0 时表示该锁没有被任何线程持有，那么任何线程都可能获得该锁而调用相应的方法；当某一线程请求成功后，JVM会记下锁的持有线程，并且将计数器置为 1；此时其它线程请求该锁，则必须等待；而该持有锁的线程如果再次请求这个锁，就可以再次拿到这个锁，同时计数器会递增；当线程退出同步代码块时，计数器会递减，如果计数器为0，则释放该锁。

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三: 分布式标识 实现的幂等 VS 锁

标识: 根据标识决定是否执行,无法执行可以返回也可以自旋等待

锁: 对象,资源;

思考:多个请求 可能相同id,可能不同id,要求相同id顺序执行,不同id可以并发??(不是锁对象,而是根据标识判断执行逻辑)

使用id作为标识位来实现,存储了该标识则阻塞等待

所以 幂等:拿到标识执行,拿不到则返回不执行(可以不做)

锁:拿到标识执行,拿不到则阻塞或者自旋等待执行(必须要做)

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四: 死锁

• 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。

概括:一个资源每次只能被一个线程;线程没使用完之前,不能剥夺;线程请求其他资源,不会放弃已获取的资源;线程间为等待资源形成循环

避免死锁: 预防 与 后置处理

避免死锁最简单的方法就是阻止循环等待条件，将系统中所有的资源设置标志位、排序，规定所有的进程申请资源必须以一定的顺序做操作来避免死锁(阻止循环等待条件,资源排序按顺序获取)

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五: CAS AQS(AbstractQueuedSynchronizer类:抽象队列同步器)

AQS: state ThreadId FIFO

• 获取锁的过程：

  1. 当线程调用acquire()申请获取锁资源，如果成功，则进入临界区。

  2. 当获取锁失败时，则进入一个FIFO等待队列，然后被挂起等待唤醒。

  3. 当队列中的等待线程被唤醒以后就重新尝试获取锁资源，如果成功则进入临界区，否则继续挂起等待。

• 释放锁过程：

  1. 当线程调用release()进行锁资源释放时，如果没有其他线程在等待锁资源，则释放完成。

  2. 如果队列中有其他等待锁资源的线程需要唤醒，则唤醒队列中的第一个等待节点（先入先出）。(释放锁时去唤醒队列中的阻塞线程尝试获取锁**)

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