前言

关于线程安全一提到可能就是加锁。

那锁本身是怎么去实现的呢？又有哪些加锁的方式呢？

今天就简单聊一下乐观锁和悲观锁，他们对应的实现 CAS ，Synchronized，ReentrantLock

正文

一、乐观锁—CAS

1、什么是乐观锁？
答：乐观锁其实就是总是假设最好的情况，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号机制和CAS算法实现。

2、那CAS又是神马？它又是怎么实现线程安全的？

答：CAS（Compare And Swap 比较并且替换）进行比较后再更新数据，流程图

java lock syc 和 多线程 java多线程加锁的三种方式_多线程


举例说明：现在一个线程要修改数据库的name，修改前我会先去数据库查name的值，发现name=“小明”，拿到值了，我们准备修改成name=“大明”，在修改之前我们判断一下，原来的name是不是等于“小明”，如果被其他线程修改就会发现name不等于“小明”，我们就不进行操作，如果原来的值还是小明，我们就把name修改为“大明”，至此，一个流程就结束了。

3、那CAS是不是存在问题？
答：是的，会变成死循环，要是结果一直不满足要求就一直循环了，例如上述例子如果name一直不是小明那就会一直循环下去，CUP开销是个问题，还有ABA问题和只能保证一个共享变量原子操作的问题。

4、什么是ABA问题？
答：如下流程图：

  1. 线程1读取了数据A
  2. 线程2读取了数据A
  3. 线程2通过CAS比较，发现值是A没错，可以把数据A改成数据B
  4. 线程3读取了数据B
  5. 线程3通过CAS比较，发现数据是B没错，可以把数据B改成了数据A
  6. 线程1通过CAS比较，发现数据还是A没变，就写成了自己要改的值

java lock syc 和 多线程 java多线程加锁的三种方式_加锁_02


在这个过程中任何线程都没做错什么，但是值被改变了，线程1却没有办法发现，其实这样的情况出现对结果本身是没有什么影响的，但是我们还是要防范。

5、那要如何防范ABA问题呢？
答：这就用到了版本号机制，其实很简单，加标识符，如版本号；
举个例子：
现在我们去要求操作数据库，根据CAS的原则我们本来只需要查询原本的值就好了，现在我们一同查出他的标志位版本字段vision。

之前不能防止ABA的正常修改：

update table set value = newValue where value = #{oldValue}
//oldValue就是我们执行前查询出来的值

带版本号能防止ABA的修改：

update table set value = newValue ，vision = vision + 1 where value = #{oldValue} and vision = #{vision} 
// 判断原来的值和版本号是否匹配，中间有别的线程修改，值可能相等，但是版本号100%不一样

二、悲观锁 - synchronized

1、什么是悲观锁？
答：悲观锁其实就是总是假设最坏的情况，每次去拿数据的时候都认为别人一定会修改，所以一定会上锁，如synchronized加锁，synchronized 是最常用的线程同步手段之一，上面提到的CAS是乐观锁的实现，synchronized就是悲观锁了。

2、synchronized是如何保证同一时刻只有一个线程进行操作的？
synchronized，代表这个方法加锁，相当于不管哪一个线程（例如线程A），运行到这个方法时,都要检查有没有其它线程B（或者C、 D等）正在用这个方法(或者该类的其他同步方法)，有的话要等正在使用synchronized方法的线程B（或者C 、D）运行完这个方法后再运行此线程A，没有的话，锁定调用者，然后直接运行。

从对对象、方法和代码块三方面加锁，去介绍他怎么保证线程安全的：

  1. synchronized 对对象进行加锁，在 JVM 中，对象在内存中分为三块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance
    Data）和对齐填充（Padding）。
  • 对象头：我们以Hotspot虚拟机为例，Hotspot的对象头主要包括两部分数据：Mark Word（标记字段）、Klass
    Pointer（类型指针）。
  • Mark Word：默认存储对象的HashCode，分代年龄和锁标志位信息。它会根据对象的状态复用自己的存储空间，也就是说在运行期间Mark
    Word里存储的数据会随着锁标志位的变化而变化。
  • Klass Point：对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。 你可以看到在对象头中保存了锁标志位和指向 monitor 对象的起始地址，如下图所示，右侧就是对象对应的 Monitor 对象。

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  • 当 Monitor 被某个线程持有后，就会处于锁定状态，如图中的 Owner 部分，会指向持有 Monitor 对象的线程。

另外 Monitor 中还有两个队列分别是EntryList和WaitList，主要是用来存放进入及等待获取锁的线程。

如果线程进入，则得到当前对象锁，那么别的线程在该类所有对象上的任何操作都不能进行。
2.同步方法和同步代码块底层都是通过monitor来实现同步的，不再一一介绍。

两者的区别：同步方式是通过方法中的access_flags中设置ACC_SYNCHRONIZED标志来实现，同步代码块是通过monitorenter和monitorexit来实现。

我们知道了每个对象都与一个monitor相关联，而monitor可以被线程拥有或释放

三、知识点总结

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