一. 請(qǐng)談?wù)?volatile 有什么特點(diǎn),為什么它能保證變量對(duì)所有線程的可見(jiàn)性?
volatile只能作用于變量,保證了操作可見(jiàn)性和有序性,不保證原子性。
在Java的內(nèi)存模型中分為主內(nèi)存和工作內(nèi)存,Java內(nèi)存模型規(guī)定所有的變量存儲(chǔ)在主內(nèi)存中,每條線程都有自己的工作內(nèi)存。
主內(nèi)存和工作內(nèi)存之間的交互分為8個(gè)原子操作:
●lock
●unlock
●read
●load
●assign
●use
●store
●write
●volatile修飾的變量,只有對(duì)volatile進(jìn)行assign操作,才可以load,只有l(wèi)oad才可以u(píng)se,,這樣就保證了在工作內(nèi)存操作volatile變量,都會(huì)同步到主內(nèi)存中。
二. 為什么說(shuō) Synchronized 是一個(gè)悲觀鎖?樂(lè)觀鎖的實(shí)現(xiàn)原理又是什么?什么是 CAS,它有什么特性?
Synchronized的并發(fā)策略是悲觀的,不管是否產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng),任何數(shù)據(jù)的操作都必須加鎖。
樂(lè)觀鎖的核心是CAS,CAS包括內(nèi)存值、預(yù)期值、新值,只有當(dāng)內(nèi)存值等于預(yù)期值時(shí),才會(huì)將內(nèi)存值修改為新值。
三. 樂(lè)觀鎖一定就是好的嗎?
樂(lè)觀鎖認(rèn)為對(duì)一個(gè)對(duì)象的操作不會(huì)引發(fā)沖突,所以每次操作都不進(jìn)行加鎖,只是在最后提交更改時(shí)驗(yàn)證是否發(fā)生沖突,如果沖突則再試一遍,直至成功為止,這個(gè)嘗試的過(guò)程稱為自旋。
樂(lè)觀鎖沒(méi)有加鎖,但樂(lè)觀鎖引入了ABA問(wèn)題,此時(shí)一般采用版本號(hào)進(jìn)行控制;
也可能產(chǎn)生自旋次數(shù)過(guò)多問(wèn)題,此時(shí)并不能提高效率,反而不如直接加鎖的效率高;
只能保證一個(gè)對(duì)象的原子性,可以封裝成對(duì)象,再進(jìn)行CAS操作。
四. 盡可能詳盡地對(duì)比Synchronized和ReentrantLock 的異同
1. 相似點(diǎn)
它們都是阻塞式的同步,也就是說(shuō)一個(gè)線程獲得了對(duì)象鎖,進(jìn)入代碼塊,其它訪問(wèn)該同步塊的線程都必須阻塞在同步代碼塊外面等待,而進(jìn)行線程阻塞和喚醒的代碼是比較高的。
2. 功能區(qū)別
Synchronized是java語(yǔ)言的關(guān)鍵字,是原生語(yǔ)法層面的互斥,需要JVM實(shí)現(xiàn);ReentrantLock 是JDK1.5之后提供的API層面的互斥鎖,需要lock和unlock()方法配合try/finally代碼塊來(lái)完成。
Synchronized使用較ReentrantLock 便利一些;
鎖的細(xì)粒度和靈活性:ReentrantLock強(qiáng)于Synchronized;
3. 性能區(qū)別
Synchronized引入偏向鎖,自旋鎖之后,兩者的性能差不多,在這種情況下,官方建議使用Synchronized。
3.1 Synchronized
Synchronized會(huì)在同步塊的前后分別形成monitorenter和monitorexit兩個(gè)字節(jié)碼指令。
在執(zhí)行monitorenter指令時(shí),首先要嘗試獲取對(duì)象鎖。如果這個(gè)對(duì)象沒(méi)被鎖定,或者當(dāng)前線程已經(jīng)擁有了那個(gè)對(duì)象鎖,把鎖的計(jì)數(shù)器+1,相應(yīng)的執(zhí)行monitorexit時(shí),計(jì)數(shù)器-1,當(dāng)計(jì)數(shù)器為0時(shí),鎖就會(huì)被釋放。如果獲取鎖失敗,當(dāng)前線程就要阻塞,知道對(duì)象鎖被另一個(gè)線程釋放為止。
3.2 ReentrantLock
ReentrantLock是java.util.concurrent包下提供的一套互斥鎖,相比Synchronized,ReentrantLock類提供了一些高級(jí)功能,主要有如下三項(xiàng):
●等待可中斷,持有鎖的線程長(zhǎng)期不釋放的時(shí)候,正在等待的線程可以選擇放棄等待,這相當(dāng)于Synchronized避免出現(xiàn)死鎖的情況。通過(guò)lock.lockInterruptibly()來(lái)實(shí)現(xiàn)這一機(jī)制;
●公平鎖,多個(gè)線程等待同一個(gè)鎖時(shí),必須按照申請(qǐng)鎖的時(shí)間順序獲得鎖,Synchronized鎖是非公平鎖;ReentrantLock默認(rèn)也是非公平鎖,可以通過(guò)參數(shù)true設(shè)為公平鎖,但公平鎖表現(xiàn)的性能不是很好;
●鎖綁定多個(gè)條件,一個(gè)ReentrantLock對(duì)象可以同時(shí)綁定多個(gè)對(duì)象。ReentrantLock提供了一個(gè)Condition(條件)類,用來(lái)實(shí)現(xiàn)分組喚醒需要喚醒的線程們,而不是像Synchronized要么隨機(jī)喚醒一個(gè)線程,要么喚醒全部線程。
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