第四章:Java琐事

news2025/7/18 21:14:25

  • 乐观锁和悲观锁
    • 悲观锁
    • 乐观锁
  • 八种案例演示synchronized到底锁的是什么
  • 字节码角度分析 Synchronized
    • synchronized 同步代码块
    • synchronized 同步方法
  • 为什么任意一个对象都可以是锁?
  • 公平锁和非公平锁
      • 为什么会有公平锁/非公平锁的设计?为什么默认是非公平?
  • 可重入锁(递归锁)
    • 隐式锁synchronized
    • 显示锁Lock
  • 死锁及排查
    • 演示死锁
    • 死锁的排查
      • 命令行
      • 图形化界面
  • 总结
  • 以下相当于一些前置知识
      • 图形化界面
  • 总结
  • 以下相当于一些前置知识

乐观锁和悲观锁

悲观锁

  • 悲观锁认为自己在使用数据的时候一定有别的线程来修改数据,因此在获取数据的时候会先加锁,确保数据不会被别的线程修改。

  • 悲观锁的实现方式

    • synchronized关键字
    • Lock的实现类都是悲观锁
  • 适合写操作多的场景,先加锁可以保证写操作时数据正确。显示的锁定之后再操作同步资源。

//=============悲观锁的调用方式
public synchronized void m1()
{
    //加锁后的业务逻辑......
}

// 保证多个线程使用的是同一个lock对象的前提下
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void m2() {
    lock.lock();
    try {
        // 操作同步资源
    }finally {
        lock.unlock();
    }
}

乐观锁

  • 乐观锁认为自己在使用数据时不会有别的线程修改数据,所以不会添加锁,只是在更新数据的时候去判断之前有没有别的线程更新了这个数据。如果这个数据没有被更新,当前线程将自己修改的数据成功写入。如果数据已经被其他线程更新,则根据不同的实现方式执行不同的操作
  • 乐观锁的实现方法
    • 版本号机制Version。(只要有人提交了就会修改版本号,可以解决ABA问题)
    • 最常采用的是CAS算法,Java原子类中的递增操作就通过CAS自旋实现的。
  • 适合读操作多的场景,不加锁的性能特点能够使其操作的性能大幅提升。
//=============乐观锁的调用方式
// 保证多个线程使用的是同一个AtomicInteger
private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();
atomicInteger.incrementAndGet();

八种案例演示synchronized到底锁的是什么

阿里巴巴多锁的要求

  • 【强制】高并发时,同步调用应该去考量锁的性能损耗。能用无锁数据结构,就不要用锁;能锁区块,就不要锁整个方法体;能用对象锁,就不要用类锁。
  • 简单一句话:能不用就不用,即使用尽量将 synchronized 的同步代码快缩小。

演示八种案例

/**
 *
 * Author: YZG
 * Date: 2022/11/13 21:22
 * Description:
 * 1 标准访问,先打印短信还是邮件
 * --------- sendSMS
 * --------- sendEmail
 *
 * 2停4秒在短信方法内,先打印短信还是邮件
 * --------- sendSMS
 * --------- sendEmail
 * 3新增普通的hello方法,是先打短信还是hello
 *
 * --------- sendHello
 * --------- sendSMS
 * 4现在有两部手机,先打印短信还是邮件
 *
 *--------- sendEmail
 * --------- sendSMS
 *
 * 5两个静态同步方法, 1部手机,先打印短信还是邮件
 *--------- sendSMS
 * --------- sendEmail
 *
 * 6两个静态同步方法, 2部手机,先打印短信还是邮件
 *--------- sendSMS
 * --------- sendEmail
 *
 * 7 1个静态同步方法1个普通同步方法,1部手机,先打印短信还是邮件
 *--------- sendEmail
 * --------- sendSMS
 *
 * 8 1个静态同步方法, 1个普通同步方法, 2部手机,先打印短信还是邮件
 *--------- sendEmail
 * --------- sendSMS
 */
public class Demo06 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Phone phone = new Phone();
        // Phone phone2 = new Phone();

        new Thread(Phone::sendEMS,"t1").start();

        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(20);

        new Thread(phone::sendEmail,"t2").start();
    }
}

class Phone {

    public synchronized void sendEMS(){
        // try {
        //     TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        // } catch (InterruptedException e) {
        //     e.printStackTrace();
        // }
        System.out.println("--------- sendSMS");
    }

    public  synchronized  void sendEmail() {
        System.out.println("--------- sendEmail");
    }

    public  void sendHello() {
        System.out.println("--------- sendHello");
    }
}

总结

  • 对于普通同步方法,锁是当前实例对象。
  • 对于静态同步方法,锁是当前类的Class对象。
  • 对于同步方法块,锁是Synchoni zed括号里配置的对象

字节码角度分析 Synchronized

反编译指令

  • 文件反编译javap -c ***.class文件反编译,-c表示对代码进行反汇编

  • 假如需要更多信息 javap -v ***.class ,-v即-verbose输出附加信息(包括行号、本地变量表、反汇编等详细信息)

JVM 指令的学习笔记: JVM

synchronized 同步代码块

代码

public class LockSyncTest {

    private Object obj = new  Object();

    public void m1() {
        synchronized (obj) {
            System.out.println("hello");
        }

    }

    public static void main(String[] args) {

    }
}

字节码

image-20221121162454284

结论

synchronized 经过编译之后,会在同步代码块前后生成 monitorentermonitorexit 俩个指令。在执行 monitorenter 指令时,会尝试获取对象锁,如果对象锁被占用,或者锁对象的持有线程是当前线程,锁的计数器就会 +1,响应的执行 monitorexit 指令时,锁的计数器会 -1 , 计数器为 0 时 表示 锁已经被释放。

第二个 monitorexit 是为了防止同步代码块出现异常。

synchronized 同步方法

代码

    public synchronized void m2() {
            System.out.println("hello");

    }

字节码

image-20221121163633383

image-20221121163739471

结论

通过字节码我们可以看,同步方法是隐式的,不需要JVM生成字节码指令,在是在访问标志中指出。调用方法时,调用指令会检查方法的 ACC_ SYNCHRONIZED 访问标志是否设置。

  • 如果设置了,执行线程将先持有同步锁,然后执行方法。最后在方法完成(无论是正常完成还是非正常完成)时释放同步锁。

静态同步方法与普通同步方法的区别就是访问标识中加了 static

image-20221121164119749

为什么任意一个对象都可以是锁?

在 Java 中任意一个对象都可以是锁,这是为什么呢?

多线程的锁,其实本质上就是给一块内存空间的访问添加访问权限,因为Java中是没有办法直接对某一块内存进行操作的,又因为Java是面向对象的语言,一切皆对象,所以具体的表现就是某一个对象承担锁的功能,每一个对象都可以是一个锁。

其实看到对象的内存结构就很清晰明了,每个对象的对象头都包含 锁状态标志线程持有的锁

image-20221121165342470

另一方面,从C源码中可以看出:

  • ObjectMonitor.javaObjectMonitor.cppobjectMonitor.hpp
    • ObjectMonitor.cpp中引入了头文件,(include)objectMonitor.hpp
140ObjectMonitor() {
    _header       = NULL;
    _count        = 0; //用来记录该线程获取锁的次数
    _waiters      = 0,
    _recursions   = 0;//锁的重入次数
    _object       = NULL;
    _owner        = NULL; //------最重要的----指向持有ObjectMonitor对象的线程,记录哪个线程持有了我
    _WaitSet      = NULL; //存放处于wait状态的线程队列
    _WaitSetLock  = 0 ;
    _Responsible  = NULL ;
    _succ         = NULL ;
    _cxq          = NULL ;
    FreeNext      = NULL ;
    _EntryList    = NULL ;//存放处于等待锁block状态的线程队列
    _SpinFreq     = 0 ;
    _SpinClock    = 0 ;
    OwnerIsThread = 0 ;
    _previous_owner_tid = 0;
  }


  • 追溯底层可以发现每个对象天生都带着一个对象监视器

公平锁和非公平锁

公平锁:多个线程按照申请锁的顺序去获得锁,线程会直接进入队列去排队,永远都是队列的第一位才能得到锁。

  • 优点:所有的线程都能得到资源,不会饿死在队列中。
  • 缺点:吞吐量会下降很多,队列里面除了第一个线程,其他的线程都会阻塞,cpu唤醒阻塞线程的开销会很大。

非公平锁:多个线程去获取锁的时候,会直接去尝试获取,获取不到,再去进入等待队列,如果能获取到,就直接获取到锁。

  • 优点:可以减少CPU唤醒线程的开销,整体的吞吐效率会高点,CPU也不必取唤醒所有线程,会减少唤起线程的数量。
  • 缺点:可能导致队列中间的线程一直获取不到锁或者长时间获取不到锁,导致饿死。

synchronized 为非公平锁,ReentrantLock默认也是非公平锁,可通过设置参数 true 创建公平锁

买票案例代码

//第一步  创建资源类,定义属性和和操作方法
class LTicket {
    //票数量
    private int number = 30;

    // 设置公平锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
    //卖票方法
    public void sale() {
        //上锁
        lock.lock();
        try {
            //判断是否有票
            if(number > 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" :卖出"+(number--)+" 剩余:"+number);
            }
        } finally {
            //解锁
            lock.unlock();
        }
    }
}

public class Demo07 {
    //第二步 创建多个线程,调用资源类的操作方法
    //创建三个线程
    public static void main(String[] args) {

        LTicket ticket = new LTicket();

        new Thread(()-> {
            for (int i = 0; i < 40; i++) {
                ticket.sale();
            }
        },"AA").start();

        new Thread(()-> {
            for (int i = 0; i < 40; i++) {
                ticket.sale();
            }
        },"BB").start();

        new Thread(()-> {
            for (int i = 0; i < 40; i++) {
                ticket.sale();
            }
        },"CC").start();
    }
}

为什么会有公平锁/非公平锁的设计?为什么默认是非公平?

  1. 恢复挂起的线程到真正锁的获取还是有时间差的,从开发人员来看这个时间微乎其微,但是从CPU的角度来看,这个时间差存在的还是很明显的。所以非公平锁能更充分的利用CPU 的时间片,尽量减少 CPU 空闲状态时间。
  2. 使用多线程很重要的考量点是线程切换的开销,当采用非公平锁时,当1个线程请求锁获取同步状态,然后释放同步状态,因为不需要考虑是否还有前驱节点,所以刚释放锁的线程在此刻再次获取同步状态的概率就变得非常大,所以就减少了线程的开销。

可重入锁(递归锁)

什么是 “可重入”,可重入就是说某个线程已经获得某个锁,可以再次获取锁 (同一把锁) 而不会出现 死锁。

synchronized 和 ReentrantLock 都是可重入锁

隐式锁synchronized

同步代码块方式:

public class LockSyncTest02 {
    public static void main(String[] args) {
        Object o = new Object();
        new Thread(() -> {
            synchronized (o) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " .....外层调用");
                synchronized (o) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " .....中层调用");
                    synchronized (o) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " .....内层调用");
                    }
                }
            }
        }, "t1").start();
    }
}

输出结果:

t1 .....外层调用
t1 .....中层调用
t1 .....内层调用

同步方法方式:

public class LockSyncTest02 {

    public synchronized void m1() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " .....m1 come in");
        m2();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " .....m1 end");

    }

    private synchronized void m2() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " .....m2 come in");
        m3();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " .....m2 end");

    }

    private synchronized void m3() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " .....m3 come in");
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " .....m3 end");

    }

    public static void main(String[] args) {
        LockSyncTest02 lockSyncTest02 = new LockSyncTest02();
        lockSyncTest02.m1();
    }
}

输出结果:

main .....m1 come in
main .....m2 come in
main .....m3 come in
main .....m3 end
main .....m2 end
main .....m1 end

Process finished with exit code 0

显示锁Lock

注意事项

  • 由于Lock需要手动上锁释放锁,因此上锁和释放锁的次数一定要对应上。否则在多线程的场景下,很容易造成阻塞,甚至死锁。
public class Demo09 {
    public static void main(String[] args) {

        ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        try {
            lock.lock(); // 上锁
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 第一次获取锁");
            try {
                lock.lock(); // 上锁
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 第二次获取锁");
            } finally {
               lock.unlock(); // 解锁
            }
        } finally {
            lock.unlock(); // 解锁
        }
    }
}

演示 Lock 出现阻塞的情况

由于主线程在第二次获取锁的时候,并没有手动释放锁,造成了t1线程一直处在阻塞状态

public class LockTest {
    public static void main(String[] args) {

        ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        try {
            lock.lock(); // 上锁
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 第一次获取锁");
            try {
                lock.lock(); // 上锁
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 第二次获取锁");
            } finally {
                // lock.unlock(); // 解锁
            }
        } finally {
            lock.unlock(); // 解锁
        }

        new Thread(() -> {
            lock.lock();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            lock.unlock();
        }, "t1").start();
    }
}

通过 jstack 命令查看 t1 线程的状态:

image-20221121174716248

image-20221121174643010一直在等待 main 线程释放锁。

死锁及排查

什么是死锁?

不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃,都在等待对方放弃自己需要的同步资源,就形成了线程的死锁。

image-20221121175456095

演示死锁

public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Object o1 = new Object();
        Object o2 = new Object();
        new Thread(() -> {
            synchronized (o1) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 占用 o1,试图获取o2");
                try {
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                synchronized (o2) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 占用 o2");
                }
            }
        }, "t1").start();


        new Thread(() -> {
            synchronized (o2) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 占用 o2,试图获取o1");
                try {
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                synchronized (o1) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 占用 o1");
                }
            }
        }, "t2").start();
    }
}

死锁产生的原因

  • 系统资源不足
  • 进程运行推进的顺序不合适
  • 资源分配不当

死锁的排查

更详细的JVM指令笔记: JVM

命令行

使用 jps + jstack

image-20221121180712515

可以看出死锁的线程:

image-20221121180743433

图形化界面

控制台输入 JConsole,弹出如图界面,它是jdk内置的一个监视控制台。

选中运行的类进行连接

image-20221121180900316

从这里也可以看出出现死锁

image-20221121181014482

总结

指针指向monitor对象(也称为管程或监视器锁)的起始地址。每个对象都存在着一个monitor与之关联,当一个monitor被某个线程持有后,它便处于锁定状态。在Java虚拟机(HotSpot)中,monitor是由ObjectMonitor实现的,其主要数据结构如下(位于HotSpot虚拟机源码ObjectMonitor.hpp,C++实现的)

在这里插入图片描述

以下相当于一些前置知识

写锁(独占锁)/读锁(共享锁)—— 见第十四章

自旋锁SpinLock —— 见第八章

无锁-独占锁-读写锁-邮戳锁 —— 见第十四章

无锁-偏向锁-轻量锁-重量锁 —— 见第十二章



各位彭于晏,如有收获点个赞不过分吧…✌✌✌

图形化界面

控制台输入 JConsole,弹出如图界面,它是jdk内置的一个监视控制台。

选中运行的类进行连接

[外链图片转存中…(img-KOjAC3Uj-1669382823739)]

从这里也可以看出出现死锁

[外链图片转存中…(img-Duv6zL7X-1669382823739)]

总结

指针指向monitor对象(也称为管程或监视器锁)的起始地址。每个对象都存在着一个monitor与之关联,当一个monitor被某个线程持有后,它便处于锁定状态。在Java虚拟机(HotSpot)中,monitor是由ObjectMonitor实现的,其主要数据结构如下(位于HotSpot虚拟机源码ObjectMonitor.hpp,C++实现的)

在这里插入图片描述

以下相当于一些前置知识

写锁(独占锁)/读锁(共享锁)—— 见第十四章

自旋锁SpinLock —— 见第八章

无锁-独占锁-读写锁-邮戳锁 —— 见第十四章

无锁-偏向锁-轻量锁-重量锁 —— 见第十二章



各位彭于晏,如有收获点个赞不过分吧…✌✌✌

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165 pbi-utils 使用文档 一、背景 先来说一下为什么会有 pbi-utils 这个小工具吧。在我日常做演示的示例文件的时候&#xff0c;每次都要重新搞一次 Power BI Desktop&#xff0c;就想能不能像 PPT 模板那样&#xff0c;搞一个模板&#xff0c;然后更专心的去专注内容本身呢&…

网络规划.1.扩展.IP地址规划

第一章 IPv4 Internet中有数百万台以上的主机和路由器&#xff0c;IP 地址可以确切地标识它们。- 一台主机至少拥有一-个IP地址。任何两台主机的IP地址不能相同&#xff0c;但是允许一台主机拥有多个IP地址。如果一台计算机虽然也连入Internet, 使用Internet 的某些功能&#…

Android 开发中原始音频的录播和和自定义音频控制条的讲解及实战(超详细 附源码)

需要源码请点赞关注收藏后评论区留下QQ~~~ 一、原始音频的录播 语音通话功能要求实时传输&#xff0c;如果使用MediaRecorder与MediaPlayer组合&#xff0c;那么只能整句话都录完并编码好了才能传给对方去播放&#xff0c;这个时效性太差。 此时用到音频录制器AudioRecord与音…

[附源码]Python计算机毕业设计二手书交易系统

项目运行 环境配置&#xff1a; Pychram社区版 python3.7.7 Mysql5.7 HBuilderXlist pipNavicat11Djangonodejs。 项目技术&#xff1a; django python Vue 等等组成&#xff0c;B/S模式 pychram管理等等。 环境需要 1.运行环境&#xff1a;最好是python3.7.7&#xff0c;…

企业如何提供安全方面的投资回报率?

为什么增加在恢复方面的投资可以提高投资回报率? 所有企业都会认可安全的重要性&#xff0c;但在安全上的投入却经常令人迷惑。 一方面&#xff0c;由于安全威胁在不断变化&#xff0c;所以&#xff0c;安全建设维护需要长期持续大量投入。另一方面&#xff0c;长期大量投入后…

第6章 集成第3方依赖注入中间件“Autofac”

“Blog.Core-master”示例程序中接口及其具体实现类的注入操作&#xff0c;是通过第3方依赖注入中间件“Autofac”来以反射方式把Service.dll 程序集中所有接口及其具体实现类的实例依赖注入内置容器中。.Net(Core).x框架是中的内置依赖注入容器是不支持程序集注入的。 从最佳实…

葡萄糖-聚乙二醇-人血清白蛋白,HAS-PEG-Glucose,人血清白蛋白-PEG-葡萄糖

葡萄糖-聚乙二醇-人血清白蛋白,HAS-PEG-Glucose,人血清白蛋白-PEG-葡萄糖 人血清白蛋白(HSA)是一种高度水溶性的球状单体血浆蛋白&#xff0c;相对分子量为67KDa&#xff0c;由585个氨基酸残基、一个巯基和17个二硫键组成。在纳米颗粒载体中&#xff0c;HSA纳米颗粒与各种药物…

直播预告丨中高频多因子库存储的最佳实践

因子挖掘是量化交易的基础。随着历史交易数据日益增多&#xff0c;交易市场量化竞赛的不断升级和进化&#xff0c;量化投研团队开始面对数据频率高、因子数量多的场景&#xff0c;以10分钟线10000个因子5000个股票为例&#xff0c;一年的因子数据约为 2.3T 左右&#xff0c;1分…