Java多线程-锁的概念

2023-11-14

1、结婚戒指的意义

根据文献记载,最早使用戒指人就是希腊的悲剧英雄——被缚的普罗米修斯。宙斯为惩罚普罗米修斯盗火给人类,将他绑缚在考卡苏斯山上,每天都有一只老鹰飞到山上,将他的内脏啄出,到了夜晚,他所失去的器官又会重新长出来。后来,大力士海格赫克利斯杀死老鹰,将他解救出来,原来绑缚他的锁链就化成了他的戒指。

流传到后来,戒指代表相互维系的意思,所以早在古罗马戴上戒指就成为男女互相承诺的一种方式。从爱情的角度来看是对爱人的一种承诺。从社会学上来看,婚戒本质是一种主权的宣誓。当看到一个美女或者帅哥手上带了婚戒,就表示他名花有主了。从软件工程角度来看就是表示这个人已经被另外一方加上锁了,我无法再参与锁的锁的竞争了。在整个社会活动中通过一个非常明显的锁【戒指】来维护现在一夫一妻制的家庭协作体系的稳定。

普通的婚戒只能表示这个男人已经被另一女士加锁了,具体是哪个女士是不知道的。所以在市场出现了DR戒指,购买的时候需要登记身份证号码,所以通过戒指我们就能知道这个男士被哪个女士加锁了。

从软件工程上来锁有两种场景 一种只表示状态 是否有加锁,通常用个boolean或者一个int就表示了。还有一种场景不仅要知道是否加锁,还要知道被哪个线程加锁了通常会由一个long型的bit数组来存储 数组的前面几位表示状态,后面位表示被谁持有。

2、机场安检场景

机场安检大家熟悉的场景,接下来我们通过讲解安检的各种情况来详细阐述什么是轻量级锁,什么是重量级锁,什么是重量级锁。

2.1 空闲的场景

当我们进入机场安检通道的时候,我们发现前面空无一人,我们就直接过去进行登记安检,把我们相关证件交给安检人员就可以了。这个时候其实本质上完成一次简单CAS操作,主要是用来观察安检员是否在进行安检。

 

通过自旋判断后,发现没人我就可以直接占用安检通道进行安检的。真是上天眷顾,不用等待直接安检,这种方式就是【偏向锁】方式。

2.2 人少的情况

一般我们过安检时,通过发现安检员面前面只有一个人的情况,我们就自觉的在这个人后面进行排队,等待前面人通过后,我们在进行安检。

 

一般这种情况下我们不用等待太久,我们就称之为【轻量级锁】。本质我们在这种情况下我们花费的时间不会太久,同时机场也不用出人专门维护对外。

  • 2.3 人爆满的情况

每年一遇到春运的高峰期,机场的人流量非常大,安检就成为非常紧缺的竞争资源了。通常机场就会在每个安检通道前设置下图中的各种排队通道,通过排队通道来缓解排队压力,并设置专门的人员来维护排队的持续。

 

这个时候机场需要付出额外的人力成本,同时每个人的安检整体时间非常长,我们就可以成为重量级锁

2.4 忘记带行李了

我们在过安检的时候,例如排队排到我了。把证件和机票信息都交给安检人员核验时,我发现有个包落在刚才做的位置上了。我就和安检人员说下,等我10秒钟我去把包拿过来。当我第二次拿包过来的时候由于时间很短,并且刚才已经轮到我安检,我通常就不会在排队了,就直接到了安检门前进行安检了。这种情况也就是偏向锁的另一种情况。

2.5 轻重锁的定义依据

在上面四种场景中我详细阐述各种加锁的的场景,并从整个安检的成本与效率角度去定义了轻重量级。在Java体系里就每个线程获得锁的时间成本和JVM维护排队实的内存+cup成本来进行界定

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