两程序员玩“锁”,一人抢救无效身亡

房间里灯光昏暗,两个男人相对而坐,

良久,眼睛男率先打破僵局,

眼睛男,知道锁么

帅气男,知道些,

眼睛男:什么是锁?

一种保护机制,在多线程的情况下,保证操作数据的正确性/一致性,


眼镜男:有哪几种分类?


悲观锁,乐观锁,独占锁,共享锁,公平锁,非公平锁,分布式锁,自旋锁


眼睛男:讲讲乐观锁悲观锁吧

一般喜欢放在数据库来讲(其实这两个概念是属于计算机的,不要被误导),就说mysql吧,悲观锁,主要是表锁,行锁还有间隙锁,叶锁,读锁,因为这些锁在被触发的时候势必引起线程阻塞,所以叫悲观

另外乐观锁其实在mysql本身中不存在的,但是mysql提供了种mvcc的机制,支持乐观锁机制,


眼睛男:mvcc是咋回事?

只是在innodb引擎下存在,mvcc是为了满足事务的隔离,通过版本号的方式,避免同一数据不同事务间的竞争,所说的乐观锁只在事务级别为读未提交读提交,才会生效,

眼睛男:具体mvcc机制有什么?

多版本并发控制,保证数据操作在多线程过程中,保证事务隔离的机制,可以降低锁竞争的压力,保证比较高并发量,这个过程。在每开启一个事务时,会生成一个事务的版本号,被操作的数据会生成一条新的数据行(临时),但是在提交前对其他事务是不可见的,对于数据的更新操作成功,会将这个版本号更新到数据的行中,事务提交成功,将新的版本号,更新到此数据行(永久)中,这样保证了每个事务操作的数据,都是相互不影响的,也不存在锁的问题;

眼睛男:那么在多个事务(操作同一条数据)并发过程中,谁先成功?

mysql判断,其实就是谁先提交成功算谁的

眼睛男:说到事务了,聊聊事务,

事务常说一系列操作作为一个整体要么都成功要么都失败,主要特性acid,事务的的实现主要依赖两个log redo-log,undo-log,每次事务都会记录数据修改前的数据undo-log,修改后的数据放入redo-log,提出成功则使用redo-log 更新到磁盘,失败则使用undo-log将数据恢复到事务之前的数据


眼镜男,嗯,再说说独占锁,共享锁吧

(嗯,独占,共享,公平,非公平,自旋锁这些都是广泛的概念,很多语言都有,包括操作系统,js的同学请回避)

独占锁很明显就是持锁的线程只能有一个,共享锁则可以有多个


眼睛男:独占可以理解,共享的意义在哪里?


共享锁是为了提高程序的效率,举个例子数据的操作有读写之分,对于写的操作加锁,保证数据正确性,而对于读的操作如果不加锁,在写读操作同时进行时,读的数据有可能不是最新数据,如果对读操作加独占锁,面对读多写少的程序肯定效率很低,所有就出现了共享锁,对于读的的操作就使用共享的概念,但是对于写的操作则是互斥的,保证了读写的数据操作都一致,在java中上述的锁叫读写锁


眼睛男:读写锁的机制是什么呢?(佯攻)

在java中读写锁(ReadWritelock)的机制是基于AQS的一种实现,保证读读共享,读写互斥,写写互斥,如果要说机制的话,还要从AQS说起,这是java实现的一种锁机制,互斥锁,读者写锁,条件产量,信号量,栅栏的都是它的衍生物,主要工作基于CHL队列voliate关键字修饰的状态符stat,线程去修改状态符成功了就是获取成功,失败了就进队列等待,等待唤醒,AQS中还有很重要的一个概念是自旋,在等待唤醒的时候,很多时候会使用自旋(while(!cas()))的方式,不停的尝试获取锁,直到被其他线程获取成功

共享与独占的区别就在于,CHL队列中的节点的模式是EXCLUSIVE还是SHARED,当一个线程成功修改了stat状态,表示获取了锁,如果线程所在的节点为SHARED,将开始一个读锁传递的过程,从头结点,向队列后续节点传递唤醒,直到队列结束或者遇到了EXCLUSIVE的节点,等待所有激活的读操作完成,然后进入到独享模式(这部分尽力了,大家还是看源码)

公平与非公平的区别就在于线程第一次获取锁时,也就是执行修改stat操作时,是进队列还是直接修改状态,这是基本的工作机制,详细的估计可以再聊好几集


眼睛男:java 除了AQS 还有其他的锁支持么

在java中,synchronized关键字,是语言自带的,也叫内置锁,synchronized关键字,我们都知道被synchronized修饰的方法或者代码块,在同一时间内,只允许一个线程执行,是明显的独享锁,synchronized的实现机制?可以参考AQS的实现方式,只是AQS使用显示的用lock.lock()调用,而sync作为关键字修饰,你可以认为在synchronized修饰的地方,自动添加了lock方法,结束的地方进行了unlock释放锁的方法,只是被隐藏了,我们看不到。

它本身实现有两部分:monitor对象,线程,工作机制还是线程抢占对象使用权,对象都有自己的对象头,存储了对象的很多信息,其中有一个是标识被哪个线程持有,对比AQS,线程从修改stat,变为修改monitor的对象头,线程的等待区域动 AQS中的队列,变为monitor对象中的某个区域

眼睛男:能细说么?

导演,他自己加戏

导演:按照剧本来

锁一直是围绕线程安全来实现的,比如独占锁,它在内存里面的操作是怎么样的

这个地方涉及到一个概念,内存模型(这个和jvm不要混淆,The Java memory model used internally in the JVM divides memory between thread stacks and the heap. This diagram illustrates the Java memory model from a logic perspective),是JVM用来区别线程栈和堆的内存方式,每个线程在运行的时候,所操作的数据存储空间有两个,一个是主内存 一个是工作内存,主内存其实就是jvm中堆,工作内存就是线程的栈,每次的数据操作,都是从主内存中把数据读到工作内存中,然后在工作内存中进行各种处理,如果进行了修改,会把数据回写到主内存,然后其他线程又进行同样的操作,就这样数据在工作内存和主内存,进进出出,不亦乐乎,在多次的情况下,就是因为进进出出的顺序乱了,不是按照线程预期的访问顺序,就出现了数据不一致的问题,导致了多线程的不安全性;整个操作过程还牵涉到CPU,高速缓存等概念,略过。。。。


眼睛男:内存模型 还有哪些可以聊聊的


happen-befor 原则,Volatile 关键字(线程的可见性),内存屏障


眼睛男:哦(怂了怂了)

happen-befor原则定义了内存模型执行过程中的定律,就像1+1 = 2,不可能被打破的jvm的运行机制都依赖于这个原则,是jvm的宪法!!!

Volatile关键字就有点叼了,Volatile修饰的数据,在被某个线程修改后,会被及时的回写到主内存,然后其他线程再获取时,就是新的数据,听起来很美好,但是Volatile没有办法控制线程的顺序,当一个数据(新数据)即将被修改到主内存时,刚好,另外一个线程从主内存读了数据(老数据),并又进行了一波操作,又将数据(更新的数据)回写到了主内存,整个过程(新数据)完全没有起到一毛钱作用,最终导致了数据的错误,呼呼打完收工!!!!

眼镜男:你为啥知道这么多

因为我帅啊,

眼镜男:有多帅?

可以用微笑杀死你

眼镜男:来啊!

眼睛男猝 享年28岁!!!


。。。。。end。。。。。。


整个文章以“锁”为半径,构建了一个简单的知识体系,直观的感受一下

更详细的请打开treenpool.com/html/inde

本文旨在为大家扩宽思路,认识一下不太常见的概念,不要太纠结于细节!!!(怂了怂了)

这是以点及面比较好的例子,从一个点不断深入,你会发现很多新的东西,而这些就是需要一点一滴咀嚼的,看博客或者视频都是经过别人嚼烂消化过的东西,然后再吐出来展示给大家,大家看看他吃的啥就行,千万不要再吃下去,因为真正的养分已经不多了,还是需要从书啃起,一口口嚼出来,经过味蕾,大脑,胃,大肠。。。。一点点吸收,才是自己的,这也是我个人平时学习的方法,也祝愿大家可以用自己的方法,不断提升自己,扩展自己的知识体系;;;

本文很多描述的不是很完全,毕竟每个点随随便便就是几千字的,本人能力有限,只能把最近吃的吐出来给大家看看,不知道是否符合大家的胃口,

好书推荐,很多同学希望可以推荐一下书,我整理了一下,以下几类

入门级

java核心编程卷1url.cn/5XFpwDI,很多入门的同学,想要推荐一下书,之前想推荐thinking in java,不过对比下,这本书更加实用,可以作为入门的工具书

java核心编程卷2url.cn/51VMnA6 目前只有英文版的,篇幅比较长,对java的一些高级特效比如线程 网络之类的感兴趣可以看下,里面的AWT就不要看了,基本已经绝迹江湖了

python核心编程url.cn/5eMWKpL ,Python的 入门工具书

进阶级

java 设计模式 url.cn/5w5BSV2,我买的第一本正儿八经的书,当时经常拿来吹牛

effective java:url.cn/5qNRfaC,这是英文版的,和我买的一样,每章都很独立,有很多奇思妙想(奇技淫巧)

深入理解Java虚拟机-JVM高级特性与最佳实践url.cn/5Jwsuf6 ,这本书我读了差不多5编,很多jvm的点都能体现到,想要深入了解jvm的同学不要错过

Java并发编程: url.cn/5xyxETT 应该也有5遍,里面对于线程安全的东西讲的很透彻,如果想结合JMM和jvm了解并发的同学,深入理解jvm和java并发编程是绝配,


内核型书籍:

redis设计与实现:url.cn/5TpE4n9,之前对redis只是会用,甚至一直认为,redis的存储也是以树为基础,结果,被打脸,适合使用过redis的同学


linux内核设计与实现:url.cn/55hIhMB,适合所有人,你会发现很多语言性的概念都是抄袭自linux

http权威指南:url.cn/5Y731VY,一本手册,这么厚,现在依然觉得,谁读完谁傻逼,不过里面的一些章节需要好好琢磨,比如第三章 HTTP报文 第四章连接管理 第七章缓存 第九章, 第十一章 客户端识别与cookie机制 第十二章基本认证机制 第十二章。。。算了,还是尽量读完吧


高性能mysql;url.cn/512yVHi 应该有三遍,里面的对于mysql的数据结构讲述的比较清楚,但是不是很全,在锁和索引的描述篇幅比较多,以及一些高级特性 分区,事物,视图,值得一看


体系型:

大型网站系统与Java中间件实践:url.cn/5jvxxfQ

大型分布式网站架构设计与实践 :url.cn/51XEcwk

这两本书对于工作了4-5年的同学会有很大的启发,是突破瓶颈的好书


最后!!!高能预警


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编辑于 2019-03-11