常见的锁策略

2023-12-23 23:01:35

前言

在多线程编程中，锁的策略是极其重要的一个概念。因为锁往往是和线程安全相挂钩的，所以在这里了解锁的策略是非常有必要的。

?一.乐观锁和悲观锁

简单介绍下概念：

1.乐观锁

乐观锁就是假设数据一般情况下不会发生冲突，所以在数据真正更新的时候，才会对数据是否真正产生并发冲突进行检测，如果发生冲突了，则返回用户错误信息，让用户决定如何去做。

举个例子：加入现在有一个同学想要找老师问问题

该同学认为 "老师是比较闲的, 我来问问题, 老师大概率是有空解答的". 因此同学直接就来找老师.(没加锁, 直接访问资源) 如果老师确实比较闲, 那么直接问题就解决了. 如果老师这会确实很忙（也就是检测到了冲突）, 那么同学 B也不会打扰老师, 就下次再来(虽然没加锁, 但是能识别出数据访问冲突).? ?这个是乐观锁.

2.悲观锁

悲观锁总是假设最坏的情况，所以在每次上锁的时候都认为别人会修改，所以每次去拿数据的时候都会上锁。

举例：还是有个同学想要问问题

该同学认为，老师一定是在忙着的。不管是在上课还是在写教案，该同学都是认为该老师是一直处于忙着的状态。所以该同学就会跟老师给约定个时间来问问题（就相当于加锁操作），在得到肯定回复之后，才会真正的去问问题。如果得到了否定的回答，那就再等一段时间，下次再和老师确定时间。

二.读写锁

多线程之间，数据的读取方之间不会产生线程安全问题，但 数据的写入方互相之间以及和读者之间都需要进行互斥 。如果两种场景下都用同一个锁，就会产生极大的性能损耗。所以读写锁因此而产生。
读写锁（ readers-writer lock ），看英文可以顾名思义，在执行加锁操作时需要额外表明读写意图，复数读者之间并不互斥，而写者则要求与任何人互斥。
在多线程环境下，一个线程对于数据的访问主要有两种形式：读数据和写数据
此时就分为三种情况：
  • 两个线程都只是读一个数据, 此时并没有线程安全问题. 直接并发的读取即可.
  • 两个线程都要写一个数据, 有线程安全问题.
  • 一个线程读另外一个线程写, 也有线程安全问题.

读写锁特别适合于 "频繁读, 不频繁写" 的场景中. (这样的场景其实也是非常广泛存在的).也就是读的多，写的少。

三.自旋锁

一般来说，线程在竞争锁的时候失败后，需要放弃CPU，等待之后的调度（这个过程可能有很长），但是其实大部分情况下，虽然当前线程强锁失败了，但是过不了多久，这个CPU就空闲了。此时就没必要放弃CPU，也就是可以一直来竞争锁。这中锁的竞争策略就是自旋锁。

举个例子，假如你在追你的女神，此时你的女神已经和别人在一起了。但是他们俩有可能很快就会分手了，此时你就没必要放弃去追女神（CPU），你每天和她发信息，不断重复尝试，假如她分手了，此时你就能立刻得到。 大概就是这个意思。

🎈挂起锁和自旋锁

挂起等待锁 :去准女神的时候，得知她已经有了男朋友（有锁），此时你就陷入沉沦不能自拔.... 过了很久很久之后, 突然女神发来消息, "咱俩要不试试?" (注意,这个很长的时间间隔里, 女神可能已经换了好几个男票了).
自旋锁: 死皮赖脸坚韧不拔. 仍然每天持续的和女神说早安晚安. 一旦女神和上一任分手, 那么就能
立刻抓住机会上位.

四.公平锁和非公平锁、

假设现在有三个线程A B C，A此时先尝试获取到锁成功，然后B尝试获取到锁失败，阻塞等待。此时C也尝试获取到锁失败，阻塞等待。那么此时如果A释放了锁，那么会发生什么？

1.公平锁

遵循先来后到的原则：B比C先来的，当A释放锁之后，B会获取到锁。

2.非公平锁

B和C谁先获取到锁不一定。B 和 C都有先于对方一步可能获取到锁。

注意：synchronized 是非公平锁

操作系统内部的线程调度就可以视为是随机的 . 如果不做任何额外的限制 , 锁就是非公平锁 . 如果要
想实现公平锁 , 就需要依赖 额外的数据结构 , 来记录线程们的先后顺序 .
公平锁和非公平锁 没有好坏之分, 关键还是看适用场景.

五.可重入锁和不可重入锁

1.可重入锁

可重入锁的字面意思是 “ 可以重新进入的锁 ” ，即 允许同一个线程多次获取同一把锁。
比如在一个线程的代码块中有个操作时递归操作，那么在递归的过程中这个锁会阻塞自己吗？答案是如果时不会，那么这个锁就是可重入锁。（ 所以可重入锁也叫做递归锁）。
Java 里只要以 Reentrant 开头命名的锁都是可重入锁，而且 JDK 提供的所有现成的 Lock 实现类，包括 synchronized 关键字锁都是可重入的。
而 Linux 系统提供的 mutex 是不可重入锁 .

2.不可重入锁

假如还是刚才的递归例子，如果锁时不可重入的。那么在同一个线程中，在函数递归的过程中，执行到第二次的时候需要加锁，但是这个锁是当前线程在使用并且来进行递归了。那么就会一直等待自己的线程释放自己的锁。那么就很扯淡，自己不想释放锁，自己还得等待自己释放。这种情况就是不可重入锁。

总结：锁策略是需要重点学习和理解的，它适用于任意的多线程编程语言。

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文章来源:https://blog.csdn.net/qq_65501447/article/details/135173721
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