什么是锁
简单来说锁就是作为并发共享数据,保证一致性的工具。
理解数据库锁
乐观锁
version(版本)方式:一般是在数据表中加上一个数据版本号version字段,表示数据被修改的次数,当数据被修改时,version值会加一。(注意:sql语句执行是有原子性的)
例子1:五个人抢购一件商品,就有五条线程,也在同时五个人拿了一条一样的SQL去数据执行:
//goodsNumber代表商品数量 ,只有一件goodsNumber=1
update 表名 set goodsNumber = goodsNumber-1
假如我只有一个商品,这条SQL会出现什么,会依次执行五次,我商品都小于0了,你还在执行,如果我使用乐观锁的方式,看下面例子
例子2:五个人抢购一件商品,就有五条线程,也在同时五个人拿了一条一样的SQL去数据执行:
//goodsNumber代表商品数量 ,只有一件goodsNumber=1
//在这条sql中goodsNumber也代表version(版本)
update 表名 set goodsNumber = goodsNumber-1 where goodsNumber>0
假如我只有一个商品,这条SQL会出现什么,会执行一次,因为后面的第一个人执行完了,后面的人执行条件判断就不正确,就执行不成功
这就是 version(版本)方式:一般是在数据表中加上一个数据版本号version字段,表示数据被修改的次数,当数据被修改时,version值会加一。
当线程A要更新数据值时先进行读取version值,在进行更新时,若A线程读取到的version值为当前数据库中的version值相等时才更新,否则不进行更新操作。
核心SQL语句
update table set x=x+1, version=version+1 where id=#{id} and version=#{version};
悲观锁
总是假设最坏的情况,每次取数据时都认为其他线程会修改,所以都会加锁(读锁、写锁、行锁等),当其他线程想要访问数据时,都需要阻塞挂起。和Java中,synchronized的思想是一样,也可以统一称为悲观锁。
使用方式:
注:要使用悲观锁,我们必须关闭mysql数据库的自动提交属性,因为MySQL默认使用autocommit模式,也就是说,当你执行一个更新操作后,MySQL会立刻将结果进行提交。
我们可以先使用命令设置MySQL为非autocommit模式:
set autocommit=0;
设置完autocommit后,我们就可以执行我们的正常业务了。具体如下:
//0.开始事务
begin;/begin work;/start transaction; (三者选一就可以)
//1.查询出商品信息
//注:下调sql的后面的for update是开启悲观锁的主要操作
select status from t_goods where id=1 for update;
//2.根据商品信息生成订单
insert into t_orders (id,goods_id) values (null,1);
//3.修改商品status为2
update t_goods set status=2;
//4.提交事务
commit;/commit work;
锁表的方式
这个一般是不会有人用了
主要操作就是创建一个锁表,当我们要锁住某个方法或资源时,我们就在该表中增加一条记录,想要释放锁的时候就删除这条记录。
非常垃圾的方式:
- 这把锁依赖数据库的可用性,数据库是一个单点,一旦数据库挂掉,会导致业务系统不可用。
- 这把锁没有失效时间,一旦解锁操作失败,就会导致锁记录一直在数据库中,其他线程无法再获得到锁。
- 这把锁只能是非阻塞的,因为数据的insert操作,一旦插入失败就会直接报错。没有获得锁的线程并不会进入排队队列,要想再次获得锁就要再次触发获得锁操作。
- 这把锁是非重入的,同一个线程在没有释放锁之前无法再次获得该锁。因为数据中数据已经存在了。
Java锁的概念
重入锁
简单来说重入锁就是:某个线程已经获得某个锁,可以再次获取锁,又再次获得锁,而不会出现死锁。
在JAVA环境下 ReentrantLock(Lock) 和synchronized 都是 可重入锁
代码示例1:
package com.lijie;
public class Test implements Runnable {
public synchronized void get() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get();");
}
public synchronized void set() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " set();");
get();
}
public void run() {
set();
}
public static void main(String[] args) {
Test ss = new Test();
new Thread(ss).start();
new Thread(ss).start();
new Thread(ss).start();
new Thread(ss).start();
}
}
代码示例2:
package com.lijie;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class Test02 extends Thread {
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void get() {
lock.lock();
System.out.println(Thread.currentThread().getId());
lock.unlock();
}
public void set() {
lock.lock();
System.out.println(Thread.currentThread().getId());
get();
lock.unlock();
}
public void run() {
set();
}
public static void main(String[] args) {
Test ss = new Test();
new Thread(ss).start();
new Thread(ss).start();
new Thread(ss).start();
}
}
读写锁
相比Java中的重入锁来说,读写锁更复杂一些。
在没有写操作的时候,两个线程同时读一个资源没有任何问题,所以应该允许多个线程能在同时读取共享资源。
但是如果有俩个线程一直在进行读和写操作时,就会出现数据错乱的问题。这个时候就应该保证写的时候别人不能写,别人也不能读。
总结就是:(读和读能共存,读和写不能共存,写和写不能共存)
代码示例:
package com.lijie;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
public class Cache {
static Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();
static ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
//创建一个读锁
static Lock r = rwl.readLock();
//创建一个写锁
static Lock w = rwl.writeLock();
// 获取一个key对应的value
public static final Object get(String key) {
r.lock();
try {
System.out.println("正在做读的操作,key:" + key + " 开始");
Thread.sleep(100);
Object object = map.get(key);
System.out.println("正在做读的操作,key:" + key + " 结束");
System.out.println();
return object;
} catch (InterruptedException e) {
} finally {
r.unlock();
}
return key;
}
// 设置key对应的value,并返回旧有的value
public static final Object put(String key, Object value) {
w.lock();
try {
System.out.println("正在做写的操作,key:" + key + ",value:" + value + "开始.");
Thread.sleep(100);
Object object = map.put(key, value);
System.out.println("正在做写的操作,key:" + key + ",value:" + value + "结束.");
System.out.println();
return object;
} catch (InterruptedException e) {
} finally {
w.unlock();
}
return value;
}
// 清空所有的内容
public static final void clear() {
w.lock();
try {
map.clear();
} finally {
w.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Cache.put(i + "", i + "");
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Cache.get(i + "");
}
}
}).start();
}
}
CAS无锁模式
什么是CAS
CAS:Compare and Swap,即比较再交换。
jdk5增加了并发包java.util.concurrent.*,其下面的类使用CAS算法实现了区别于synchronouse同步锁的一种乐观锁。JDK 5之前Java语言是靠synchronized关键字保证同步的,这是一种独占锁,也是是悲观锁。
简单来说就是Jdk中的原子类来实现CAS无锁模式的算法
CAS算法理解
(1)与锁相比,使用比较交换(下文简称CAS)会使程序看起来更加复杂一些。但由于其非阻塞性,它对死锁问题天生免疫,并且,线程间的相互影响也远远比基于锁的方式要小。更为重要的是,使用无锁的方式完全没有锁竞争带来的系统开销,也没有线程间频繁调度带来的开销,因此,它要比基于锁的方式拥有更优越的性能。
(2)无锁的好处:
第一,在高并发的情况下,它比有锁的程序拥有更好的性能;
第二,它天生就是死锁免疫的。
(就凭借这两个优势,就值得我们冒险尝试使用无锁的并发。)
(3)CAS算法的过程是这样:它包含三个参数CAS(V,E,N): V表示要更新的变量,E表示预期值,N表示新值。仅当V值等于E值时,才会将V的值设为N,如果V值和E值不同,则说明已经有其他线程做了更新,则当前线程什么都不做。最后,CAS返回当前V的真实值。
(4)CAS操作是抱着乐观的态度进行的,它总是认为自己可以成功完成操作。当多个线程同时使用CAS操作一个变量时,只有一个会胜出,并成功更新,其余均会失败。失败的线程不会被挂起,仅是被告知失败,并且允许再次尝试,当然也允许失败的线程放弃操作。基于这样的原理,CAS操作即使没有锁,也可以发现其他线程对当前线程的干扰,并进行恰当的处理。
(5)简单地说,CAS需要你额外给出一个期望值,也就是你认为这个变量现在应该是什么样子的。如果变量不是你想象的那样,那说明它已经被别人修改过了。你就重新读取,再次尝试修改就好了。
(6)在硬件层面,大部分的现代处理器都已经支持原子化的CAS指令。在JDK 5.0以后,虚拟机便可以使用这个指令来实现并发操作和并发数据结构,并且,这种操作在虚拟机中可以说是无处不在。
原子类
1、什么是原子类
java.util.concurrent.atomic包:是原子类的小工具包,支持在单个变量上解除锁的线程安全编程
原子变量类相当于一种泛化的 volatile 变量,能够支持原子的和有条件的读-改-写操作。
比如:AtomicInteger 表示一个int类型的值,并提供了 get 和 set 方法,这些 Volatile 类型的int变量在读取和写入上有着相同的内存语义。它还提供了一个原子的 compareAndSet 方法(如果该方法成功执行,那么将实现与读取/写入一个 volatile 变量相同的内存效果),以及原子的添加、递增和递减等方法。AtomicInteger 表面上非常像一个扩展的 Counter 类,但在发生竞争的情况下能提供更高的可伸缩性,因为它直接利用了硬件对并发的支持。
简单来说就是原子类来实现CAS无锁模式的算法
2、如果同一个变量要被多个线程访问,则可以使用该包中的原子类
AtomicBoolean
AtomicInteger
AtomicLong
AtomicReference
3、代码示例:
package com.lijie;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class Test0001 implements Runnable {
//创建原子性int类
private static AtomicInteger atomic = new AtomicInteger();
public void run() {
while (true) {
int count = getCountAtomic();
System.out.println(count);
if (count >= 150) {
break;
}
}
}
//原子性加一方法
public Integer getCountAtomic() {
try {
Thread.sleep(50);
} catch (Exception e) {
}
//原子性加一方法
return atomic.incrementAndGet();
}
public static void main(String[] args) {
Test0001 test0001 = new Test0001();
Thread t1 = new Thread(test0001);
Thread t2 = new Thread(test0001);
t1.start();
t2.start();
}
}
分布式锁
分布式锁的解决方案
1.利用Redis缓存
2.利用Zookeeper
3.利用数据库