【synchronized底層原理之2】悲觀鎖與樂觀鎖、線程阻塞的代價等

悲觀鎖與樂觀鎖

悲觀鎖（Pessimistic Lock）

悲觀鎖是就是悲觀思想，即認爲寫多，遇到併發寫的可能性高，每次去拿數據的時候都認爲別人會修改，因此每次在讀寫數據的時候都會上鎖，這樣別人想讀寫這個數據就會block直到拿到鎖。因爲數據進行加鎖，期間對該數據進行讀寫的其餘線程都會進行等待。

synchronized的重量級鎖就是悲觀鎖。AQS框架下的鎖則是先嚐試cas樂觀鎖去獲取鎖，獲取不到，纔會轉換爲悲觀鎖，如RetreenLock。

樂觀鎖（Optimistic Lock）

樂觀鎖是一種樂觀思想，即認爲讀多寫少，遇到併發寫的可能性低，每次去拿數據的時候都認爲別人不會修改，因此不會上鎖，可是在更新的時候會判斷一下在此期間別人有沒有去更新這個數據，採起在寫時先讀出當前版本號，而後加鎖操做（比較跟上一次的版本號，若是同樣則更新），若是失敗則要重複讀-比較-寫的操做。因爲數據沒有進行加鎖，期間該數據能夠被其餘線程進行讀寫操做。

java中的樂觀鎖基本都是經過CAS操做實現的，CAS是一種更新的原子操做，比較當前值跟傳入值是否同樣，同樣則更新，不然失敗。

synchronized的偏向鎖和輕量級鎖就是樂觀鎖。

★小結

在Java技術發展史上，最開始使用的是悲觀鎖，實踐中發現使用悲觀鎖有不少缺點，因此又引入了樂觀鎖。

兩種鎖各有優缺點，讀取頻繁使用樂觀鎖（可是可能出現「髒」讀），寫入頻繁使用悲觀鎖（上下文切換開銷大，可是保證沒有「髒」數據）。

synchronized的重量級鎖就是悲觀鎖。

synchronized的偏向鎖和輕量級鎖就是樂觀鎖。

java線程阻塞的代價--主要是上下文切換

Java線程的上下文切換須要操做系統的介入

java的線程是映射到操做系統原生線程之上的，若是要阻塞或喚醒一個線程就須要操做系統介入。

操做系統切換線程須要在用戶態與內核態之間切換：由於用戶態和內核態內存空間各自獨立，故而切換要傳遞變量和參數，這樣的話系統消耗較大，費時

須要在用戶態與內核態之間切換，這種切換會消耗大量的系統資源，由於用戶態與內核態都有各自專用的內存空間，專用的寄存器等，用戶態切換至內核態須要傳遞給許多變量、參數給內核，內核也須要保護好用戶態在切換時的一些寄存器值、變量等，以便內核態調用結束後切換回用戶態繼續工做。

頻繁的上下文切換很費時，若是同步代碼執行所需時間比上下文切換時間都要短，那引入重量級鎖切換上下文這種同步策略是失敗的：因此synchronized從JKD1.6進行了改進，引入了偏向鎖、輕量級鎖

java對象頭中的markword

markword是java對象數據結構中的一部分，對象的markword和java各類類型的鎖密切相關。

markword數據的長度在32位和64位的虛擬機（未開啓壓縮指針）中分別爲32bit和64bit，它的最後2bit是鎖狀態標誌位，用來標記當前對象的狀態，對象的所處的狀態，決定了markword存儲的內容，以下表所示

32位虛擬機在不一樣狀態下markword結構以下圖所示

瞭解了markword結構，有助於瞭解java鎖的加鎖解鎖過程。