什么是条件锁,读写锁,自旋锁,可重入锁?
自旋锁:当进程进入CPU运行时,就会给它的代码上锁,以免别的CPU中的进程修改里面的代码(不排除CPU给别的CPU上锁这样的情况,以后会讨论到。)。所谓子旋锁就是这样的一把锁:进程A进入CPU,锁上门运行,进程B来到CPU前,发现门被锁上了,于是等待进程A出来交出开锁钥匙。
多线程编程中锁如何保证自己是线程安全的?
要理解多线程种的锁机制我们得先了解线程的五大状态:
创建状态:当线程类编写完毕,我们创建这个线程类的对象的时候,当前创建的线程就处于创建状态。
就绪状态:当线程创建完毕,调用start()方法,该线程进入就绪状态,等等cpu分配资源运行的时间片。
运行状态:当cpu分配给该线程时间片的时候,线程就可以运行现在的内容, 那么线程记进入运行状态。
阻塞状态:当线程在运行的时候,可能被休眠或者其他方式让该线程让出cpu的使用资源,那么当前线程就进入阻塞状态。当阻塞时间完毕,线程再次进入就绪状态,等待cpu分配资源。
死亡状态:当线程该执行的所有内容执行完毕之后,线程就虎进入死亡状态。
多线程编程为什么要加锁
了解了线程的五大状态,那么线程为什么要加锁其实一个抢票的例子就能理解了:
抢票相信大家都能懂,是很多个人抢一张票,那么这里的每个人都是一个线程,也就是说多个线程要抢一个资源。如果不加锁的话,举个例子:网络游戏相信大家都玩过,对于程序来说,每个一个游戏角色都是一个线程。那么当世界boss出来的时候,是所有人都在打这么一个BOOS,但是游戏的机制就是这一个boss爆出来的装备只能被一个人拾取。如果有人已经在查看这个boss爆出来的箱子的时候,其它人是不能查看这个箱子的。但是如果这个boss爆出来的箱子没有加锁的话,那么所有游戏角色都可以同一时间打开这个箱子,那么也就是说所有人都可以拾取一遍里面的装备。这个时候锁的重要性就体现出来了。
什么是多线程的锁机制
说白了就是给多个线程共享的要做的事情加一把锁。每次进入这个事情操作的线程只能有一个,那么这样就会避免多个线程抢一个资源造成数据的不完整性。还是上面的比喻:加了锁之后会避免很多人同一时间来访问这个宝箱,并且当第一个查看的人拿了里面的其中一个装备,那么下一个人再次去查看的时候是没有了拿走的这件装备。那么也就是说查看并拾取装备这件事被加了锁。一次只能有一个线程进入并操作,这个线程从加锁的操作里面退出了其它线程才能进入。下面有个图就可以很好的解释这个问题:
三个颜色的球对应三个线程,中间的管道是所有线程都可以做的事情,那么对中间管道加锁之后,每次只能有一个球可以进去,并且这个求出来之后其它线程才能进入通过。
用专业点的术语来解释下:当我们给某个方法加锁之后,每次只能有一个线程进入该方法,进入该方法的线程会得到一个锁对象,如果这个线程不从加锁的方法中出来,就不会释放这个锁资源,那么其它线程得不到这个锁资源是不能进入该方法的。只有当进入的线程运行完毕释放这个锁资源,其它线程才有可能得到锁资源进入该方法
如何使用多线程的锁机制
好,我们理解了Java种线程的锁机制,在来看看如何使用线程中的锁机制:
使用锁机制其实就是用到一个关键字synchronized
synchronized修饰方法:同步方法
访问修饰符 synchronized 返回类型 方法名(参数列表){……}
或者
synchronized 访问修饰符 返回类型 方法名(参数列表){……}
synchronized修饰代码块:同步代码块
public void run() {
while (true) {
synchronized (this) { //同步代码块
// 省略修改数据的代码......
// 省略显示信息的代码......
}
}
}
同步代码块一般情况下使用所有线程共同使用的对象,this是最好的。
线程的概念比较简单,如果想深入了解的可以看看这个图
总结:加锁,会使线程进入的时候得到一个锁资源,那么这个锁资源就是同步中最重要的实现线程安全的概念。
以上是答主自己整理的理解内容,如果有更好看法的小伙伴可以在下方评论区留言,或者点个赞,加个关注我们一起探讨探讨。
多线程技术是提高系统并发能力的重要技术,在应用多线程技术时需要注意很多问题,如线程退出问题、CPU及内存资源利用问题、线程安全问题等,本文主要讲线程安全问题及如何使用“锁”来解决线程安全问题。
一、相关概念
在了解锁之前,首先阐述一下线程安全问题涉及到的相关概念:
线程安全
如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他变量的值也和预期的是一样的,则是线程安全的。线程安全问题是由共享资源引起的,可以是一个全局变量、一个文件、一个数据库表中的某条数据,当多个线程同时访问这类资源的时候,就可能存在线程安全问题。
临界资源
临界资源是一次仅允许一个进程(线程)使用的共享资源,当其他进程(线程)访问该共享资源时需要等待。
临界区
临界区是指一个访问共享资源的代码段。
线程同步
为了解决线程安全问题,通常采用“序列化访问临界资源”的方案,或者叫“串行化访问临界资源”,即在同一时刻,保证只能有一个线程访问临界资源,也称线程同步互斥访问。
锁
锁是实现线程同步的重要手段,它将包围的代码语句块标记为临界区,这样一次只有一个线程进入临界区执行代码。
如何利用Redis锁解决高并发问题?
传统单点应用的线程安全问题,因为只涉及到单个应用中多线程之间的资源共享,往往通过加锁synchronized,ReentrantReadWriteLock等手段就能实现共享资源的安全;
但是现在很多大型系统,高并发的量往往较大,整个服务架构也都是设计成分布式架构,原本在单机中的共享资源转而分布在了不同的机器上,这个时候锁也应该相应的升级为分布式锁;
分布式锁有多种方式redis,zookeepper等,因为系统中本就用到了redis,就以redis为例:
分布式锁需要满足什么条件呢?
一,互斥:既然是锁,不能每个客户端都有吧,那还锁啥?
二,不能死锁:让一个客户端抱住锁,永远不释放,别的就获取不到了,那还要分布式系统干啥?
三,每个客户端的锁自己加,自己解;
redis为什么能作为分布式锁的选择呢?本身就是单进程单线程的模式,并且提供的命令具有原子性;
一般用来做分布式锁的方式有1,setnx+getset方式, 2,INCR
1,setnx+getSet方法加锁:
setnx:(set if not exists)不存在就设置,设置成功为1,已经存在,返回0;
getSet: set新key,并返回原来的value;
伪代码如下图:
场景解释如下:
第一个线程读到没有锁存在,使用lock加锁,带上时间戳,超时则释放锁,防止死锁
第二个线程读到锁存在(setnx==0),进入循环,判断锁是否在超时时间内,并使用setGet方法把最新的超时时间set进去,(防止超时时间到了,多个线程读到锁超时,都去释放的情况),
第一个线程处理完业务逻辑,并删除锁,则后面的线程可以获得锁。。。
2,INCR方法加锁
这个方法会在不存在key的时候,先初始化0,然后加1,返回1;如果key存在,则在执行就会大于1;
所以使用INCR方法加锁,伪代码如下图:
1,进行加锁操作;
2,如果锁不存在,并且加锁成功,设置过期时间;
3,如果锁已经存在,查看是否已经过了过期时间,如果过了,则重新设置。。
当然上述的分布式锁只在单机redis中安全,如果存在redis集群,可能会因为宕机,延时等问题,让锁不在唯一。需要redis官方推荐的redlock进行加锁,对此reddssion已经有良好的封装RedissionLock,建议可直接使用。
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