做開發(fā),這幾種鎖機制你不得不了解一下

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摘要：并發(fā)訪問共享資源，如果不加鎖，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致問題，通常為了解決并發(fā)訪問問題，我們都會在訪問共享資源之前加鎖，保證同一時刻只有一個線程訪問。下面我們用問答的方式說明下各種并發(fā)鎖的概念、優(yōu)缺點及其應(yīng)用場景。

并發(fā)訪問共享資源，如果不加鎖，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致問題，通常為了解決并發(fā)訪問問題，我們都會在訪問共享資源之前加鎖，保證同一時刻只有一個線程訪問。下面我們用問答的方式說明下各種并發(fā)鎖的概念、優(yōu)缺點及其應(yīng)用場景。

1、什么是互斥鎖和自旋鎖，各有什么優(yōu)缺點？

互斥鎖和自旋鎖是最底層的兩種鎖，其他的很多鎖都是基于他們的實現(xiàn)。當(dāng)線程A獲取到鎖后，線程B再去獲取鎖，有兩種處理方式，第一種是線程B循環(huán)的去嘗試獲取鎖，直到獲取成功為止即自旋鎖，另一種是線程B放棄獲取鎖，在鎖空閑時，等待被喚醒，即互斥鎖。

互斥鎖會釋放當(dāng)前線程的cpu，導(dǎo)致加鎖的代碼阻塞，直到線程再次被喚醒。互斥鎖加鎖失敗時，會從用戶態(tài)陷入到內(nèi)核態(tài)，讓內(nèi)核幫我們切換線程，存在一定的性能開銷。

• （1）當(dāng)線程加鎖失敗，內(nèi)核會把線程的狀態(tài)由“運行”設(shè)置為“睡眠”，讓出cpu；

• （2）當(dāng)鎖空閑時，內(nèi)核喚醒線程，狀態(tài)設(shè)置為“就緒”，獲取cpu執(zhí)行；

而自旋鎖會自用戶態(tài)由應(yīng)用程序完成，不涉及用戶態(tài)到內(nèi)核態(tài)的轉(zhuǎn)化，沒有線程上下文切換，性能相對較好。自旋鎖加鎖過程：

• （1）查看鎖的狀態(tài)；

• （2）鎖空閑，獲取鎖，否則執(zhí)行(1)；

自旋鎖會利用cpu一直工作直到獲取到鎖，中間不會釋放cpu，但如果被鎖住的代碼執(zhí)行時間較長，導(dǎo)致cpu空轉(zhuǎn)，浪費資源。

2、什么是讀寫鎖？

讀寫鎖由讀鎖和寫鎖組成。讀鎖又稱為共享鎖，S鎖，寫鎖又稱為排它鎖、X鎖，在mysql的事務(wù)中大量使用。寫鎖是獨占鎖，一旦線程獲取寫鎖，其他線程不能獲取寫鎖和讀鎖。

讀鎖是共享鎖，當(dāng)線程獲取讀鎖，其他線程可以獲取讀鎖不能獲取寫鎖。因為并發(fā)數(shù)據(jù)讀取并不會改變共享數(shù)據(jù)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。讀寫鎖把對共享資源的讀操作和寫操作分別加鎖控制，能夠提高讀線程的并發(fā)性，適用于讀多寫少的場景。

3、什么是讀優(yōu)先鎖、寫優(yōu)先鎖、公平讀寫鎖？

讀優(yōu)先鎖希望的是讀鎖能夠被更多的線程獲取，可以提高讀線程的并發(fā)性。線程A獲取了讀鎖，線程B想獲取寫鎖，此時會被阻塞，線程c可以繼續(xù)獲取讀鎖，直到A和c釋放鎖，線程B才可以獲取寫鎖。如果有很多線程獲取讀鎖，且加鎖的代碼執(zhí)行時間很長，就到導(dǎo)致線程B永遠(yuǎn)獲取不到寫鎖。

寫優(yōu)先鎖希望的是寫鎖能夠被優(yōu)先獲取。線程A獲取了讀鎖，線程B想獲取寫鎖，此時會被阻塞，后面獲取讀鎖都會失敗，線程A釋放鎖，線程B可以獲取寫鎖，其他獲取讀鎖的線程阻塞。如果有很多寫線程獲取寫鎖，且加鎖的代碼執(zhí)行時間很長，就到導(dǎo)致讀線程永遠(yuǎn)獲取不到讀鎖。

上面兩種鎖都會造成【饑餓】現(xiàn)象，為解決這種問題，可以增加一個隊列，把獲取鎖的線程（不管是寫線程還是讀線程）按照先進(jìn)先出的方式排隊，每次從隊列中取出一個線程獲取鎖，這種獲取鎖的方式是公平的。

4、什么是樂觀鎖和悲觀鎖？

樂觀鎖是先修改共享資源，再用歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)比對驗證這段時間共享數(shù)據(jù)有沒有被修改，如果沒有被修改，那么更新數(shù)據(jù)，如果有其他線程更新了共享資源，需要重新獲取數(shù)據(jù)，再更新，驗證，循環(huán)往復(fù)的重試，直到更新成功。所以當(dāng)數(shù)據(jù)更新操作比較頻繁，數(shù)據(jù)沖突的概率就會比較大，重試的次數(shù)就會多，浪費CPU資源。

樂觀鎖其實全程沒有加鎖，也叫無鎖編程，所以針對讀多寫少的場景，并發(fā)性能較高，典型的實現(xiàn)MVCC，mysql中會使用MVCC構(gòu)建一致性讀來保證可重復(fù)讀。悲觀鎖是在訪問共享資源之前統(tǒng)統(tǒng)加鎖。當(dāng)并發(fā)沖突概率較高時，樂觀鎖不在適用，悲觀鎖就排上用場。互斥鎖、自旋鎖都是悲觀鎖的實現(xiàn)。

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