程序员经验分享-hwhale

并发锁分析

2023-10-30

锁

为什么加锁

  1. 并发会造成数据混乱

事务

  1. 原子性a
  2. 一致性c
  3. 隔离性i
  4. 持久性d

加锁的影响和优化点

  1. 线程切换的开销(缓存命中率)

    加锁失败会进行线程切换

  2. 用户态和内核态的切换开销(栈的切换/寄存器切换)

    synchronized重量锁的实现是 系统调用 会涉及到内核和用户态的切换(加锁成功和失败都会切换)

  3. cas保证原子性，避免系统调用
    cas 无系统调用

  4. 加锁粒度
    表->段->行

  5. 互斥到共享

锁存在的问题

  1. 死锁

指标和分类

  • 同步和异步(阻塞和非阻塞和带超时的阻塞)
  • 互斥和读写
  • 独占和共享
  • 公平和非公平
  • 可中断
  • 可重入
  • 分段
  • 自旋

锁的组成

  1. 共享资源 比如state 必须是所有线程共享的
  2. 临界区 产生竞争的一段代码 加锁和释放锁中间的操作(左闭右闭区间)
  3. 原子性 只有一个线程可以更改共享资源 比如state+1 state-1
  4. 可见性 volatile
  5. 互斥性

java

synchronized

对象头

https://www.cnblogs.com/hongdada/p/14087177.html

状态机

无锁->偏向锁->轻量锁(自旋锁)->重量锁
状态转换关系
在这里插入图片描述
线程1进入临界区，检测到同步对象处于无锁状态，将线程id拷贝到对象头，同步对象升级为偏向锁，线程1退出时，检查同步对象头是偏向锁，不对锁进行释放
线程1再次进入临界区，检测到偏向锁的线程id是自己的id, 获取锁成功，线程1退出时，检查同步对象头是偏向锁，不对锁进行释放
线程2进入临界区，检测到偏向锁的线程id不是自己的id, 获取锁失败，将锁升级为轻量级锁(更新同步对象头的字段 设置是否为偏向锁为否)，线程2进入循环获取锁，n次(可配置 默认15)
线程1退出时，判断同步对象头不是偏向锁，要把锁释放为无锁，此时循环中的线程2，可以获取到锁，并且设置为偏向锁(此时偏向的是线程2)
如果线程2在循环15层次之后，仍然没能获取到锁，那么进入阻塞，同步对象升级为重量锁(更新同步对象头，设置锁指针为一个监视器对象)，
线程3进入临界区，检测对象头，已经是轻量锁，升级锁为重量锁，

线程释放锁时，检查同步对象头，
如果是偏向锁，不做任何处理，直接退出
如果是轻量锁，要把同步对象头中的偏向线程id给去掉(检查是不是自己的)，轻量锁线程id给去掉，把同步对象置为无锁状态
如果是重量锁，要把同步对象中的偏向线程id给去掉，轻量锁线程id给去掉，检查重量锁的监视器对象是否还有等待状态的线程，进行唤醒，如果没有，把重量锁的监视器指针给去掉，把锁置为无锁状态

AQS

  1. 可中断
  2. state和等待队列
  3. 基于LockSupport实现
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    park和unpark实现线程的阻塞和唤醒，底层又是通过UNSAFE实现
  4. . 加锁失败，即cas更新共享资源state失败，加入等待队列，调用park，阻塞当前线程。
    锁释放的时候，从当前阻塞队列中获取一个或全部进行唤醒

concurrenthashmap

java7

段锁

java8

行锁
CAS原子操作 链表为空插入第一个节点时是原子操作
synchronized 插入链表非第一个节点时 使用synchronized 锁住链表头节点

mysql

表锁

myisam
update where sex = 1(sex列不是索引)

行锁

innodb
依赖索引
update where index=1 (index是索引列)

间隙锁

(负无穷,a)(a,b)(b,无穷)
update where index > 2(index是索引列)
update where index<1
update where index<1 and index ❤️

乐观锁

修改时再加锁
select 不加锁
update 加锁

悲观锁

提前加锁
select for update

分布式锁

同单体应用的锁，分布式锁也需要共享资源来实现锁，共享资源需要由第三方中间件来实现，比如redis,zookeeper,mysql等
分布式锁一般是非阻塞的
要实现阻塞，需要自旋

redis

通过 nx 参数来实现CAS互斥
通过 ex 参数实现自动过期

加锁流程

  1. client1首先加锁，发现key的值为null，设置key为1 cas(key,null,1)
  2. client2其次加锁，发现key的值为1，加锁失败 cas(key,null,1)

解锁流程

  1. client1解锁，把key设置为null,或者删除key
  2. client2重试，发现key的值为null,加锁成功
  3. key超时，redis自动清除key，client2重试，发现key的值为null,加锁成功

特性：

  1. 可以通过ex 参数来设置有效期

    优点： 保证不会产生死锁，客户端宕机之后，锁不会永久存在
缺点： 可能会在解锁之前就失效，过期时间不好确定

  2. 内存操作，性能高，持久性由redis保证

  3. redis保证集群的高可用

  4. 没办法阻塞，客户端只能自旋循环检测加锁

缺点：

  1. 不能实现公平锁，先阻塞的不一定先唤醒

zookeeper

临时节点实现自动过期

临时顺序节点实现互斥

watch机制实现阻塞队列

加锁流程：

  1. client1 在创建lock1临时节点
  2. client2 发现已经存在lock1临时节点 加锁失败，创建lock2临时节点，并watch lock1
  3. client3 发现已经存在lock2临时节点，加锁失败，创建lock3临时节点，并watch lock2

解锁流程

  1. client1删除lock1临时节点，client2收到lock1节点删除事件，client2唤醒.
  2. client2宕机，事务失败，lock1临时节点删除，client2收到lock1节点删除事件，client2唤醒

mysql

  1. 悲观锁

通过 select for update 实现悲观锁

  1. 乐观锁

v e r = s e l e c t v e r f r o m x x x ; 　 r o w s = u p d a t e x x x w h e r e v e r = ver=select ver from xxx; 　 rows=update xxx where ver= ver=selectverfromxxx;　rows=updatexxxwherever=ver;　　
rows==0 表示更新失败，表示加锁失败　　
rows>0 表示加锁成功

参考来源

  1. https://blog.csdn.net/qq_19007169/article/details/124591890
  2. JAVA 对象头分析及Synchronized锁 - hongdada - 博客园 (cnblogs.com)
本文内容由网友自发贡献，版权归原作者所有，本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容，请联系:hwhale#tublm.com(使用前将#替换为@)

java 基础

锁

后端

分布式

并发锁分析 的相关文章

随机推荐

  • STM32 ADC

    1 什么是ADC ADC指模数转换 模拟信号是指时间幅值均连续的信号 对其采样后得到的信号称之为离散时间信号 若再对其进行量化处理则得到数字信号 请注意对模拟信号采样得到的信号不是数字信号 仅仅是离散时间信号 详情请见数字电子电路 信号与系

  • python稳健性检验_有哪些比较好的做异常值检测的方法？

    最近很多小伙伴都比较关注异常值检测的方法 接下来小编就为大家介绍几种 希望能帮到大家 摘要 本文介绍了异常值检测的常见四种方法 分别为Numeric Outlier Z Score DBSCA以及Isolation Forest 在训练机器

  • 算法导论 第三节 分治法

    分治法 1 分 把一个大问题分成若干个小问题 即原问题的n变小 2 治 递归的解决每一个子问题 然后把这些子问题的解合并成整个大问题的解 归并排序 1 一分为二 2 递归的对每一个子数组进行排序 3 合并 线性的n时间内就可以完成 归并排序

  • vscode修改npm镜像源

    npm install g cnpm registry https registry npm taobao orgnpm install g cnpm registry https registry npm taobao org npm c

  • 内核空间和应用空间的数据拷贝（copy_to_user & copy_from_user）

    1 copy to user copy from user long copy to user void user to const void from unsigned long n long copy from user void to

  • 【C++学习笔记（五十一）】之Qt中的信号和槽机制

    一 信号和槽机制 信号和槽机制分为信号和槽函数 用于处理事件 当某个事件发生时 比如说某个按钮被点击后 它就会发出一个信号 signal 如果有对象对这个信号感兴趣 那么它就会使用连接 connect 函数 将该信号与自己的一个槽函数 sl

  • ubuntu 18.04安装pycharm及编译环境配置

    PyCharm介绍 PyCharm是一种Python IDE 其带有一整套可以帮助用户在使用Python语言开发时提高其效率的工具 比如 调试 语法高亮 Project管理 代码跳转 智能提示 自动完成 单元测试 版本控制等等 此外 该ID

  • 网络编程六--UDP服务器客户端

    写在前面 UDP User Datagram Protocol 称为用户数据报协议 是一种无连接的传输协议 UDP的主要应用在即使丢失部分数据 也不影响整体效果的场景 例实时传输视频或音频时 即使丢失部分数据 也不会影响整体效果 只是会有轻

  • 74-Maven的简单介绍和使用（70-73是项目的修改和创建）

    Maven 专家 管理项目 1 理解Maven 在以前的项目编写中 jar包管理令人头疼 SSM框架 30 的jar包 所以在项目的发展中 产生一系列的新技术Maven Gradle 高新 Maven项目对象模型 可以通过一小段的描述信息来

  • 【Python】数据加密解密技术

    Python如何加密解密 感兴趣的小伙伴可以举一下脚 我看看有多少 咳咳咳 正式开始了 今天给大家分享的是Python如何加密解密 感兴趣的小伙伴要认真学起来 前言 加密算法主要分为 哈希算法 对称加密算法 非对称加密算法 哈希算法 MD5

  • Hostname/IP doesn't match certificate's altnames

    背景 一直用Docker Toolbox on VirtualBox在Windows上开发 创建的boot2docker镜像IP地址是192 168 99 100 这两天因为工作需要 想装一个minikube 安装的时候没有启动Docker

  • JavaSE复习：集合

    一方面 面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式 为了方便对多个对象的操作 就要对对象进行存储 另一方面 使用Array存储对象方面具有一些弊端 而Java 集合就像一种容器 可以动态地把多个对象的引用放入容器中 集合与数组的比较 首先说下

  • Web3.0是什么？带你解析Web3.0

    有人还在研究什么是元宇宙和NFT 那个概念已经过时了 据说现在流行的是Web3 0和DAO 如果你只想了解关于Web3 0的观点 那么先简明扼要的告诉你 Web3 0是未来 但就2022年人类科技水平的发展来看 你目前接触到的 向你兜售通过

  • Ubuntu最大连接数

    使用ulimit n查看连接数或ulimit a查看详细信息 1 配置 etc security limits conf sudo vim etc security limits conf 文件尾追加 hard nofile 40960 s

  • pagehelper源码分析

    pagehelper不用说 只要是用过的就会爱上他 Maven依赖

  • 最大降雨量

    import os import sys 请在此输入您的代码 第四周的降雨量最大 1 2 3 46 47 48 49 4 5 6 42 43 44 45 7 8 9 38 39 40 41 10 11 12 34 35 36 37 13 1

  • C#与C++数据类型对应表

    C 调用DLL文件时参数对应表 Wtypes h 中的非托管类型 非托管 C 语言类型 托管类名 说明 HANDLE void System IntPtr 32 位 BYTE unsigned char System Byte 8 位 SH

  • Shopify开发入门-前端保姆级教程

    Shopify开发入门 前端保姆级教程 本文旨在介绍Shopify开发入门 环境 配置等 帮助开发者配置环境 了解各个开发模式的区别及用途 已有Shopify开发经验者可退出 以免浪费你的宝贵时间 本文5k字 图片 链接 代码块较多 请耐心

  • OSPF的防环机制

    文章目录 域间防环 域内防环 有向图转化 有向图的画法 示例 SPF算法 OSPF将整个OSPF域划分为多个区域 区域内部通过拓扑信息计算路由 区域间传递路由信息 实现全网可达 OSPF防环机制主要是体现在域内防环和域间防环 域间防环 OS

  • 并发锁分析

    锁 为什么加锁 并发会造成数据混乱 事务 原子性a 一致性c 隔离性i 持久性d 加锁的影响和优化点 线程切换的开销 缓存命中率 加锁失败会进行线程切换 用户态和内核态的切换开销 栈的切换 寄存器切换 synchronized重量锁的实现是

热门标签