java并发编程4-同步与互斥

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fightinggg 4月 10, 2020

synchronized

锁住对象，放在静态方法前为锁类，放在普通方法前为锁类的对像。使用管程实现

线程安全类

String, Integer, StringBuffer,Random,Vector,Hashtable,juc;

加锁

把对象头的hash、Age和对象的指针放进自己的栈中，让对象头的hash、Age,位置指向自己的栈，
这时候来了另一个线程也想拿到锁，但是他肯定会失败，失败以后他就申请重量级锁，让对象头再次改变为指向管程，
当原来当线程想要释放锁的时候，依然使用cas，但是肯定失败，他发现现在的锁已经变成了重量级锁了。

自旋优化

不阻塞，使用自旋，如果自旋多次失败就阻塞了

偏向锁

可以在对象头中加入线程的ID，然后对象的锁就被这个线程所持有了。程序启动3秒以后启动偏向锁，可以通过VM参数来改变

禁用偏向锁

-XX: -UseBiasedLocking

hashcode

轻量级锁和重量级锁都不会因为调用hashcode而撤销锁状态，但是偏向锁会，因为他没有地方储存hashcode，所以调用hashcode以后，偏向锁会被撤销

wait/notify

这个是只有重量级锁才有的东西，所以也会撤销轻量锁

批量重偏向

如果连续撤销锁超过20次，jvm会批量的让类的所有对象都偏向于另一个线程

批量撤销

如果撤销次数超过40次，jvm会撤销这个类的所有对象的偏向锁，甚至新建的对象也不会有偏向锁

锁消除

JIT即时编译器会优化热点代码，如果分析出某个锁不会逃离方法，则进行锁消除

保护性暂停GuardObject

用一个中间对象把线程连接起来，注意虚假唤醒的情况发生。我们用时间相减来避免产生等待时间错误的情况

park和unpark

他们就像PV操作一样，但是信号量不能叠加
park和unpark实现的时候有三部分,_mutex,_condition,_counter,这里的_counter最多只能是
调用park : 检查_counter，如果为0，就获得_mutex锁，然后该线程进入_condition开始阻塞,如果为1，就把它设为0，然后继续执行线程
调用unpark, 把counter设为1，然后唤醒_condition中的线程

线程状态转换

start

  • NEW -> RUNNABLE 调用start()

对象锁

  • RUNNABLE -> WAITING 获得对象锁后wait()
  • WAITING -> RUNNABLE notify(),notifyAll(),interrupt()且竞争成功
  • WAITING -> BLOCKED notify(),notifyAll(),interrupt()且竞争失败
  • BLOCKED -> WAITING 当持有锁的线程执行完毕会唤醒其他BLOCKED的线程

join

  • RUNNABLE -> WAITING 调用join()
  • WAITING -> RUNNABLE join的线程执行完成或者当前线程被interrupt()

park和unpark

  • RUNNABLE -> WAITING 调用park()
  • WAITING -> RUNNABLE 调用unpark()或者interrupt()

wait(long t)

  • RUNNABLE -> TIMED_WAITING 获得对象锁后wait(long)
  • TIMED_WAITING -> RUNNABLE 超时，notify(),notifyAll(),interrupt()且竞争成功
  • TIMED_WAITING -> BLOCKED 超时，notify(),notifyAll(),interrupt()且竞争失败

join(long t)

  • RUNNABLE -> TIMED_WAITING 调用join(long)
  • TIMED_WAITING -> 超时，RUNNABLE join的线程执行完成或者当前线程被interrupt()

sleep(long)

  • RUNNABLE -> TIMED_WAITING 调用sleep(long)
  • TIMED_WAITING -> 超时，RUNNABLE sleep的线程执行完成或者当前线程被interrupt()

parkNanos和parkUntil

终止

  • RUNNABLE -> TERMINATED 当线程执行完毕

死锁

定位死锁

jconsole，jps都可以

jps

如果死锁，会提示Found One Java-level deadlock,在里面找去

jconsole

选择线程，点检测死锁，就能看到了

活锁

一个线程i++，另一个i–,难以结束了,原因是改变了互相的结束条件

饥饿

可以通过顺序加锁来避免死锁，但是这又会导致饥饿发生

ReentrantLock

可中断，可设置超时时间，可设置公平锁，支持多个条件变量，可重入

用法

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reentrantLock.lock();
try{

}finally{
  reentrantLock.unlock();
}

可打断

没有竞争就能得到锁，如果进入了阻塞队列，可以被其他线程用interruput打断。

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try{
  reentrantLock.lockInterruptibly();
}catch(InterruptedException e){
    e.printStackTrace();
}
try{
  //....
}finally{
  reentrantLock.unlock();
}

非阻塞

tryLock()

超时机制

tryLock(1,TimeUnit.SECONDS)

条件变量

ReentrantLock支持多个条件变量

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Condition c1 = reentrantLock.newCondition()
Condition c2 = reentrantLock.newCondition()
// 获得锁之后
c1.await();
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c1.signal();

同步

await和signal,park和unpark,wati和notify，

3个线程分别输出a,b,c, 要看到abcabcabcabcabc

一个整数+wait/notifyAll

轮换，1则a输出，2则b输出，3则c输出，如果不是自己的就wait，是的话就输出然后notifyAll

使用信号量+await/signal

设置3个信号量，一个线程用一个，然后a唤醒b，b唤醒c，c唤醒a

park和unpark

a unpark b, b unpark c, c unpark a;

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static Thread t1 = null, t2 = null, t3 = null;
 void show(String string, Thread thread) {
     for (int i = 0; i < 10; i++) {
         LockSupport.park();
         System.out.print(string);
         LockSupport.unpark(thread);
     }
 }

 @Test
 public void test7() throws InterruptedException {
     t1 = new Thread(() -> show("a", t2));
     t2 = new Thread(() -> show("b", t3));
     t3 = new Thread(() -> show("c", t1));
     t1.start();
     t2.start();
     t3.start();
     LockSupport.unpark(t1);
 }