一. 请谈谈 volatile 有什么特点,为什么它能保证变量对所有线程的可见性?
volatile只能作用于变量,保证了操作可见性和有序性,不保证原子性。
在Java的内存模型中分为主内存和工作内存,Java内存模型规定所有的变量存储在主内存中,每条线程都有自己的工作内存。
主内存和工作内存之间的交互分为8个原子操作:
●lock
●unlock
●read
●load
●assign
●use
●store
●write
●volatile修饰的变量,只有对volatile进行assign操作,才可以load,只有load才可以use,,这样就保证了在工作内存操作volatile变量,都会同步到主内存中。
二. 为什么说 Synchronized 是一个悲观锁?乐观锁的实现原理又是什么?什么是 CAS,它有什么特性?
Synchronized的并发策略是悲观的,不管是否产生竞争,任何数据的操作都必须加锁。
乐观锁的核心是CAS,CAS包括内存值、预期值、新值,只有当内存值等于预期值时,才会将内存值修改为新值。
三. 乐观锁一定就是好的吗?
乐观锁认为对一个对象的操作不会引发冲突,所以每次操作都不进行加锁,只是在最后提交更改时验证是否发生冲突,如果冲突则再试一遍,直至成功为止,这个尝试的过程称为自旋。
乐观锁没有加锁,但乐观锁引入了ABA问题,此时一般采用版本号进行控制;
也可能产生自旋次数过多问题,此时并不能提高效率,反而不如直接加锁的效率高;
只能保证一个对象的原子性,可以封装成对象,再进行CAS操作。
四. 尽可能详尽地对比Synchronized和ReentrantLock 的异同
1. 相似点
它们都是阻塞式的同步,也就是说一个线程获得了对象锁,进入代码块,其它访问该同步块的线程都必须阻塞在同步代码块外面等待,而进行线程阻塞和唤醒的代码是比较高的。
2. 功能区别
Synchronized是java语言的关键字,是原生语法层面的互斥,需要JVM实现;ReentrantLock 是JDK1.5之后提供的API层面的互斥锁,需要lock和unlock()方法配合try/finally代码块来完成。
Synchronized使用较ReentrantLock 便利一些;
锁的细粒度和灵活性:ReentrantLock强于Synchronized;
3. 性能区别
Synchronized引入偏向锁,自旋锁之后,两者的性能差不多,在这种情况下,官方建议使用Synchronized。
3.1 Synchronized
Synchronized会在同步块的前后分别形成monitorenter和monitorexit两个字节码指令。
在执行monitorenter指令时,首先要尝试获取对象锁。如果这个对象没被锁定,或者当前线程已经拥有了那个对象锁,把锁的计数器+1,相应的执行monitorexit时,计数器-1,当计数器为0时,锁就会被释放。如果获取锁失败,当前线程就要阻塞,知道对象锁被另一个线程释放为止。
3.2 ReentrantLock
ReentrantLock是java.util.concurrent包下提供的一套互斥锁,相比Synchronized,ReentrantLock类提供了一些高级功能,主要有如下三项:
●等待可中断,持有锁的线程长期不释放的时候,正在等待的线程可以选择放弃等待,这相当于Synchronized避免出现死锁的情况。通过lock.lockInterruptibly()来实现这一机制;
●公平锁,多个线程等待同一个锁时,必须按照申请锁的时间顺序获得锁,Synchronized锁是非公平锁;ReentrantLock默认也是非公平锁,可以通过参数true设为公平锁,但公平锁表现的性能不是很好;
●锁绑定多个条件,一个ReentrantLock对象可以同时绑定多个对象。ReentrantLock提供了一个Condition(条件)类,用来实现分组唤醒需要唤醒的线程们,而不是像Synchronized要么随机唤醒一个线程,要么唤醒全部线程。
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