Java高并发12-避免伪共享和锁机制

一、复习

二、如何避免伪共享

• 在JDK8之前是使用填充字节的方式来避免伪共享的，我们最终的目的其实就是希望单个变量能够独占一个缓存行。
• 我们举一个类的例子

package com.ruigege.OtherFoundationOfConcurrent2;

public class FiledLong {
 public volatile long value =0L;
 public long p1,p2,p3,p4,p5,p6;
}

• 可以看这个类，如果cache行伪64个字节，那么正好能够占满，七个long类型的变量，其中p1-p6都是用来占位，还有一个对象的头占用八个字节，正好64个字节。
• 在JDK8中提供了一个注解，用于避免伪共享

@sun.misc.Contended
class FiledLong2{
 public volatile long value=0L;
}

• 用法：既可以用修饰类也可以用来修饰变量。

注意点：@Contended注解只能用于Java的核心类，比如rt包下的类，如果用户的类需要使用这个注解的时候，需要添加JVM的参数:-XX:-RestrictContended,填充的默认宽度为128，要自定义宽度可以设置-XX:ContendedPaddingWidth参数

三、出现伪共享内存的条件

• 在多线程下访问同一个缓存行的多个变量，才会出现伪共享变量的问题，如果在单线程下访问多个变量反而会加速访问。

四、乐观锁和悲观锁

1.悲观锁

• 定义：悲观锁认为外界对数据的修改持保守态度，认为数据很容易被外界修改，在数据被处理之前必须先加锁，这种锁是排他锁，一个线程获取了锁之后，其他线程只能等待或者抛出异常。获取锁的线程，对记录进行操作，然后提交事务释放锁。下面举一个例子

 //使用悲观锁来获取
 EntryObject entry = query("select * from table1 where id =#{id} for update",id);
 //修改记录内容，根据计算修改entry记录的属性
 String name=generatorName(entry);
 entry.setName(name);
 
 //update操作
 int count = updateZ("update table1 set name=#{name},age=#{age} where id=#{id}",entry);
 return count;

• 对于上面的代码，使用了事务切面的方法，只要进入这个方法种就开始执行事物一直到这个方法结束，多个线程调用这个方法的时候，只有一个线程能够获取锁，其他线程就会阻塞挂起，直到原线程释放锁
• 乐观锁是相对悲观锁而存在的的方式，一般认为如果只是访问数据那么就是可以不用加锁，只有要更新数据的时候，才会正式对数据冲突与否进行检测，具体来说，根据update返回的行数让用户决定如何去做。将上面的例子改为乐观锁。

package com.ruigege.OtherFoundationOfConcurrent2;

public class UpdateEntry2 {

 public int updateEntry(long id) {
  //使用乐观锁获取指定记录
  EntryObject entry = query("select * from table1 where id=#{id}",id);
  
  //
  String name = generatorName(entry);
  entry.setName(name);
  
  //update操作
  int count = update("update table1 set name=#{name},age=#{age},version=${version}+1 where id=#{id} and version =#{version}",entry);
  return count;
 }
}

• 对比上面的代码就可以知道根据version来进行更新数据，更新成功的话，就会给version+1,其他线程进行更新的时候，如果vesion不对的话，那么就会停止更新。我们也是使用不断地循环来获取锁而解决更新的问题

package com.ruigege.OtherFoundationOfConcurrent2;

public class updateEntry3 {

 boolean result = false;
 int retryNum = 5;
 while(retryNum>0) {
  //使用乐观锁获取记录
  EntryObject entry = query("select * from table1 where id=#{id}",id);
  String name = generatorName(entry);
  entry.setName(name);
  
  //update操作
  int count = update("update table1 set name=#{name},age=#{age},version=${version}+1 where id=#{id} and version =#{version}",entry);
  //返回的行如果不是0的话说明更新成功了，那么即刻跳出循环
  if(count == 1) {
   result = true;
   break;
  }
  retryNum--;
  
 }
 return result;
}

• 乐观锁并不会使用数据库提供的锁机制，一般在表中添加version字段或者使用业务状态来实现，乐观锁直到提交时才锁定，所以不会产生任何死锁。

五、公平锁和非公平锁

• 公平锁表示线程获取锁的顺序是按照先到先得的原则，非公平锁在运行的时候闯入，也就是不一定先到先得。
• ReentrantLock提供了公平和非公平锁。

六 、源码：

• 所在包：com.ruigege.OtherFoundationOfConcurrent2
• https://github.com/ruigege66/ConcurrentJava
• CSDN：https://blog.csdn.net/weixin_44630050
• 博客园：https://www.cnblogs.com/ruigege0000/
• 欢迎关注微信公众号：傅里叶变换，个人账号，仅用于技术交流