一篇文章轻松搞懂Java中的自旋锁

前言

锁作为并发共享数据,保证一致性的工具,在JAVA平台有多种实现(如 synchronized 和 ReentrantLock等等 ) 。这些已经写好提供的锁为我们开发提供了便利。

在之前的文章《一文彻底搞懂面试中常问的各种“锁” 》中介绍了Java中的各种“锁”,可能对于不是很了解这些概念的同学来说会觉得有点绕,所以我决定拆分出来,逐步详细的介绍一下这些锁的来龙去脉,那么这篇文章就先来会一会“自旋锁”。

正文

出现原因

在我们的程序中,如果存在着大量的互斥同步代码,当出现高并发的时候,系统内核态就需要不断的去挂起线程和恢复线程,频繁的此类操作会对我们系统的并发性能有一定影响。同时聪明的JVM开发团队也发现,在程序的执行过程中锁定“共享资源“的时间片是极短的,如果仅仅是为了这点时间而去不断挂起、恢复线程的话,消耗的时间可能会更长,那就“捡了芝麻丢了西瓜”了。

而在一个多核的机器中,多个线程是可以并行执行的。如果当后面请求锁的线程没拿到锁的时候,不挂起线程,而是继续占用处理器的执行时间,让当前线程执行一个忙循环(自旋操作),也就是不断在盯着持有锁的线程是否已经释放锁,那么这就是传说中的自旋锁了。

自旋锁开启

虽然在JDK1.4.2的时候就引入了自旋锁,但是需要使用“-XX:+UseSpinning”参数来开启。在到了JDK1.6以后,就已经是默认开启了。下面我们自己来实现一个基于CAS的简易版自旋锁。

public class SimpleSpinningLock {

 /**
 * 持有锁的线程,null表示锁未被线程持有
 */
 private AtomicReference<Thread> ref = new AtomicReference<>();

 public void lock(){
 Thread currentThread = Thread.currentThread();
 while(!ref.compareAndSet(null, currentThread)){
  //当ref为null的时候compareAndSet返回true,反之为false
  //通过循环不断的自旋判断锁是否被其他线程持有
 }
 }

 public void unLock() {
 Thread cur = Thread.currentThread();
 if(ref.get() != cur){
  //exception ...
 }
 ref.set(null);
 }
}

简简单单几行代码就实现了一个简陋的自旋锁,下面我们来测试一下

public class TestLock {

 static int count = 0;

 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);
 CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(100);
 SimpleSpinningLock simpleSpinningLock = new SimpleSpinningLock();
 for (int i = 0 ; i < 100 ; i++){
  executorService.execute(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
   simpleSpinningLock.lock();
   ++count;
   simpleSpinningLock.unLock();
   countDownLatch.countDown();
  }
  });

 }
 countDownLatch.await();
 System.out.println(count);
 }
}

// 多次执行输出均为:100 ,实现了锁的基本功能

通过上面的代码可以看出,自旋就是在循环判断条件是否满足,那么会有什么问题吗?如果锁被占用很长时间的话,自旋的线程等待的时间也会变长,白白浪费掉处理器资源。因此在JDK中,自旋操作默认10次,我们可以通过参数“-XX:PreBlockSpin”来设置,当超过来此参数的值,则会使用传统的线程挂起方式来等待锁释放。

自适应自旋锁

随着JDK的更新,在1.6的时候,又出现了一个叫做“自适应自旋锁”的玩意。它的出现使得自旋操作变得聪明起来,不再跟之前一样死板。所谓的“自适应”意味着对于同一个锁对象,线程的自旋时间是根据上一个持有该锁的线程的自旋时间以及状态来确定的。例如对于A锁对象来说,如果一个线程刚刚通过自旋获得到了锁,并且该线程也在运行中,那么JVM会认为此次自旋操作也是有很大的机会可以拿到锁,因此它会让自旋的时间相对延长。但是如果对于B锁对象自旋操作很少成功的话,JVM甚至可能直接忽略自旋操作。因此,自适应自旋锁是一个更加智能,对我们的业务性能更加友好的一个锁。

结语

本来想着在一篇文章里面把“自旋锁”,“锁消除”,“锁粗化”等一些锁优化的概念都介绍完成的,但是发现可能篇幅会比较大,对于没怎么接触过这一块的同学来说理解起来会比较吃力,所以决定分开多个章节介绍,希望大家都不懂的地方可以多看几遍,慢慢体会,相信你会有所收获的。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,谢谢大家对我们的支持。

(0)

相关推荐

  • Java锁之自旋锁详解

    锁作为并发共享数据,保证一致性的工具,在JAVA平台有多种实现(如 synchronized 和 ReentrantLock等等 ) .这些已经写好提供的锁为我们开发提供了便利,但是锁的具体性质以及类型却很少被提及.本系列文章将分析JAVA下常见的锁名称以及特性,为大家答疑解惑. 1.自旋锁 自旋锁是采用让当前线程不停地的在循环体内执行实现的,当循环的条件被其他线程改变时 才能进入临界区.如下 复制代码 代码如下: public class SpinLock { private AtomicRe

  • Java分布式锁的三种实现方案

    方案一:数据库乐观锁 乐观锁通常实现基于数据版本(version)的记录机制实现的,比如有一张红包表(t_bonus),有一个字段(left_count)记录礼物的剩余个数,用户每领取一个奖品,对应的left_count减1,在并发的情况下如何要保证left_count不为负数,乐观锁的实现方式为在红包表上添加一个版本号字段(version),默认为0. 异常实现流程 -- 可能会发生的异常情况 -- 线程1查询,当前left_count为1,则有记录 select * from t_bonus

  • Java锁之可重入锁介绍

    锁作为并发共享数据,保证一致性的工具,在JAVA平台有多种实现(如 synchronized 和 ReentrantLock等等 ) .这些已经写好提供的锁为我们开发提供了便利,但是锁的具体性质以及类型却很少被提及.本系列文章将分析JAVA下常见的锁名称以及特性,为大家答疑解惑. 四.可重入锁: 本文里面讲的是广义上的可重入锁,而不是单指JAVA下的ReentrantLock. 可重入锁,也叫做递归锁,指的是同一线程 外层函数获得锁之后 ,内层递归函数仍然有获取该锁的代码,但不受影响. 在JAV

  • Java互斥锁简单实例

    本文实例讲述了Java互斥锁.分享给大家供大家参考.具体分析如下: 互斥锁,常常用于多个线程访问独占式资源,比如多个线程同时写一个文件,虽然互斥访问方式不够高效,但是对于一些应用场景却很有意义 //没有互斥锁的情况(可以自己跑跑看运行结果): public class LockDemo { // private static Object lock = new Object(); // static确保只有一把锁 private int i = 0; public void increaseI(

  • Java 锁的知识总结及实例代码

    java中有哪些锁 这个问题在我看了一遍<java并发编程>后尽然无法回答,说明自己对于锁的概念了解的不够.于是再次翻看了一下书里的内容,突然有点打开脑门的感觉.看来确实是要学习的最好方式是要带着问题去学,并且解决问题. 在java中锁主要两类:内部锁synchronized和显示锁java.util.concurrent.locks.Lock.但细细想这貌似总结的也不太对.应该是由java内置的锁和concurrent实现的一系列锁. 为什么这说,因为在java中一切都是对象,而java对每

  • java同步锁的正确使用方法(必看篇)

    同步锁分类 对象锁(this) 类锁(类的字节码文件对象即类名.class) 字符串锁(比较特别) 应用场景 在多线程下对共享资源的安全操作. 需求:启动5个线程对共享资源total进行安全操作. 同步锁在多线程单例模式下的使用 以上三类同步锁都可以. package cn.myThread; public class MyThread implements Runnable { private static int total = 10; @Override public void run()

  • Java多线程之死锁的出现和解决方法

    什么是死锁? 死锁是这样一种情形:多个线程同时被阻塞,它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放.由于线程被无限期地阻塞,因此程序不能正常运行.形象的说就是:一个宝藏需要两把钥匙来打开,同时间正好来了两个人,他们一人一把钥匙,但是双方都再等着对方能交出钥匙来打开宝藏,谁都没释放自己的那把钥匙.就这样这俩人一直僵持下去,直到开发人员发现这个局面. 导致死锁的根源在于不适当地运用"synchronized"关键词来管理线程对特定对象的访问."synchronized"关

  • java高并发锁的3种实现示例代码

    初级技巧 - 乐观锁 乐观锁适合这样的场景:读不会冲突,写会冲突.同时读的频率远大于写. 以下面的代码为例,悲观锁的实现: public Object get(Object key) { synchronized(map) { if(map.get(key) == null) { // set some values } return map.get(key); } } 乐观锁的实现: public Object get(Object key) { Object val = null; if((

  • 解析Java线程同步锁的选择方法

    在需要线程同步的时候如何选择合适的线程锁?例:选择可以存入到常量池当中的对象,String对象等 复制代码 代码如下: public class SyncTest{    private String name = "name";public void method(String flag)    {        synchronized (name)        {            System.out.println(flag + ", invoke metho

  • java 多线程-锁详解及示例代码

    自 Java 5 开始,java.util.concurrent.locks 包中包含了一些锁的实现,因此你不用去实现自己的锁了.但是你仍然需要去了解怎样使用这些锁. 一个简单的锁 让我们从 java 中的一个同步块开始: public class Counter{ private int count = 0; public int inc(){ synchronized(this){ return ++count; } } } 可以看到在 inc()方法中有一个 synchronized(th

随机推荐