線程同步技術彙總

備註：整理一些同步技術，方便往後回顧。目前技術還在學習中，瞭解到同步方面的新知識會補充到本文。

單機多線程狀況：

• synchronized
  一、解讀：

  （1）jvm層面的同步技術，字節碼實現。當代碼執行出現問題的時候（好比說拋出異常），JVM會自動釋放鎖，讓其餘阻塞的線程繼續執行
     （2）可重入的：當線程已經獲取鎖對象，而且再次進入同步塊，把鎖的計數器+1，當執行monitorexit時，把鎖的計數器-1，當計數器爲0爲止，對象被釋放

  二、使用狀況：

  （1）實例對象做爲鎖對象：對象實例可能有多個，所以若是不能保證對象單例的狀況下，同步可能會出現問題。
     （2）類對象做爲鎖對象：每一個類只有1個類對象。
     （3）靜態**同步方法：使用實例對象做爲鎖
     （4）成員同步方法：使用類對象做爲鎖

  三、注意事項：

  （1）儘可能減小同步的範圍，提升程序併發性，減小死鎖的可能性
     （2）使用Class類對象和實例對象的區別
     （3）靜態方法和非靜態方法進行同步的區別

• Lock接口
  一、解讀：

  （1）Lock接口的同步更爲靈活，使用起來也複雜一些
     （2）能夠設置等待時間，在線程請求鎖的時候，若是超過等待時間，則線程中止等待。
     （4）Lock可以響應中斷，讓等待狀態的線程中止等待。
     （5）API提供返回值，知道線程是否成功獲取鎖
     （6）經常使用的實現類：ReentrantLock

  二、使用狀況：線程須要支持中斷、查看線程是否成功得到鎖
  三、注意事項：

  (1)代碼層面實現的鎖機制，遇到異常狀況，JVM不會自動釋放鎖。使用lock()，必須使用unlokc()

• ReentrantLock
  一、解讀：

  （1）使用AQS框架實現、實現了Lock接口
     （2）排他鎖，只有一個線程能獲取並使用資源
     （3）構造方法提供一個可選的公平參數，公平與非公平有何區別，所謂公平就是嚴格按照FIFO的順序獲取鎖，非公平全按程序員本身設計規則來獲取鎖，好比能夠根據優先級，也能夠按照運行次數等規則來選擇

  （4）能夠綁定多個Condition對象(Condition對象指的是，當線程得到鎖，進入同步塊之後，還須要知足Condition對象的條件，不然仍然會掛起等待，直到其餘線程喚醒）

• CountDownLatch
  一、解讀：

  （1）使用AQS框架實現
     （2）共享鎖，能夠有多個線程同時持有該鎖
     （3）任務分紅N個任務執行，state字段初始化爲N。開始執行任務，調用線程調用await()函數掛起。每一個子線程執行完畢之後，執行countDown()函數，state字段減1，直到字段變爲0。調用線程從CountDown()函數返回，繼續後續動做。

  二、使用狀況：
  三、注意事項：

• wait()、Notify()
  一、解讀：

  （1）調用對象的wait()方法，會將持有該對象的線程掛起，直到有別的線程調用這個對象的notify()方法

• join()
  一、解讀：

  （1）在B線程中調用A線程的Join方法，則B會等待A線程執行完畢，再往下執行

• cas算法
  一、解讀：

  （1）使用重試的方式，樂觀鎖的一種實現

  二、使用場景：

  （1）AtomicInteger

• Semaphore
  一、解讀：

  （1）利用AQS實現。
     （2）共享鎖，能夠有多個線程同時持有該鎖
     （3）內部維護一個「許可集」，其實也就是state字段，標明同時最多有state個線程能夠獲取鎖（成功調用acquire()函數）

• CyclicBarrier
  一、解讀：

  （1）內存屏障。設立一個目標，當全部線程都達到這個目標時，程序才能往下執行。

• volatile
  一、解讀：

  （1）volatile修飾的變量對全部線程具備可見性。一個線程修改了這個變量的值，其餘線程對於這個新值是能夠當即得知的。緣由以下：對於共享變量，當一個線程修改了這個變量，其餘線程若是要讀取該變量，只能從主內存中讀取，而不能讀取工做內存中的變量，這樣就保證了線程讀取的變量都是最新的
     （2）volatile修飾的變量禁止 指令重排序 的優化（普通變量不能保證變量賦值操做的順序與代碼中同樣，因爲存在指令重排序優化，java代碼變成彙編代碼以後，代碼執行順序可能發生變化）
     （3）volatile沒法保證原子性。
     （4）除了volatile關鍵字，還有兩個關鍵字也能實現可見性。
         A、    synchronize：「在對變量進行unlock操做以前，先把工做內存裏面的值同步到主內存」，由這條規則得到可見性。
         B、    final：final修飾的字段一旦被初始化完成，其餘線程中就能看到final字段的值

  二、使用狀況：

  （1）某些狀況下能夠避免加鎖，提升程序併發性

• ThreadLocal：
  一、ThreadLocal用於實現線程之間數據獨立，從而避免數據共享，既然數據不共享了，天然就避免了線程安全問題，是同步的一種優化方案。

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集羣（多進程、多線程）

• redis實現分佈式鎖
  一、解讀：

  （1）Redis是單線程模型，單個命令操做是原子性的。
   （2）NX指令：
       a、NX表示若是key不存在就添加，存在則直接返回
       b、NX是實現分佈式鎖的關鍵。
       c、實例：SET key uuid NX PX timeout
               SET resource_name uniqueVal NX PX 30000

  二、注意點：
  （1）爲了防止由於各類緣由致使沒法釋放鎖，因此會利用expire key second把key設置一個過時時間
  （2）利用expire設置過時時間，仍是可能存在問題。好比說在setnx key value和expire key second之間，發生了系統故障（或者其餘緣由），致使key沒有設置過時時間，仍是可能發生死鎖。這時候，能夠利用一條指令set lock:codehole true ex 5 nx，這條指令至關於先執行setnx再執行expire，同時保證原子性。
  （3）在加鎖和釋放鎖時，須要保證是同一把鎖，一般的方法是使用uuid，存入key中，在釋放鎖時，把uuid和key中的值對比，相同則是同一把鎖。
  爲何須要保證同一把鎖呢？ 假設有A、B、C三臺機器，A先獲取鎖，假設A的業務執行時間比較長，鎖過時了（A的鎖被刪除了），這是B再請求而且獲取鎖，若是這時候A執行完了，不用判斷是否同一把鎖的狀況下，A就刪除了B的鎖。這時候，若是C再請求獲取鎖，就出現B、C同時執行業務代碼的狀況。

• Zookeeper實現分佈式鎖
  一、參考：https://blog.csdn.net/sunfeiz...