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Java執行緒安全解決方案(synchronized,ReentrantLock,Atomic使用場景描述)

2020-09-29 04:40:23 軟體設計

執行緒安全解決方案

synchronized,ReentrantLock,Atomic 使用場景描述

在實際開發程序中如果服務量,請求頻繁,就會經常碰見并發,這時候不做處理就會出現很多非法資料,這時候就需要解決執行緒安全的問題,這時候就可以使用java當中的鎖機制,常用有java關鍵synchronized、可重入鎖ReentrantLock,還有并發包下的Atomic 或者Concurrent的安全型別,

synchronized使用場景:

在資源競爭不是很激烈的情況下,偶爾出現并發,需要同步的情形下,synchronized是很合適的,原因在于,編譯程式通常會盡可能的進行優化synchronized,另外可讀性非常好,不管用沒用過5.0多執行緒包的程式員都能理解,可以多對方法進行加鎖(同步方法),也可以對物件進行加鎖(同步代碼快),

    /**
     * synchronized用id
     */
    private static volatile  Long  syncId=0L;

    /**
     * synchronized方式獲取id 同步方法
     * @return
     */
    public static synchronized  Long getSyncId1(){
        syncId++;
        return syncId;
    }

    /**
     * synchronized方式獲取id 同步代碼塊
     * @return
     */
    public static Long getSyncId2(){
        synchronized (syncId){
            syncId++;
            return syncId;
        }
    }

代碼可讀性強,畢竟是java的關鍵字,執行優先級高,synchronized關鍵字一放,就解決執行緒安全的問題,
但是還有一個問題,當前資源競爭激烈時,對于部分執行緒遲遲獲取不到鎖,這時候會出現一個鎖升級的程序,且鎖升級的程序是不可逆的,當從輕量級鎖到偏向鎖,再到一個重量級鎖,性能會大大的降低,
在資源競爭激烈可以使用其他方式來加鎖,

ReentrantLock使用場景:

ReentrantLock提供了多樣化的同步,比如有時間限制的同步,可以被Interrupt的同步(synchronized的同步是不能Interrupt的)等,在資源競爭不激烈的情形下,性能稍微比synchronized差點點,但是當同步非常激烈的時候,synchronized的性能一下子能下降好幾十倍,而ReentrantLock還能保證正常的性能,
且這個鎖可以定義成公平鎖還可以定義成非公平鎖,

    /**
     * ReentrantLock用id
     */
    private static volatile Long lockId=0L;

    /**
     * ReentrantLock公平鎖
     */
    private static final ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock(true);


    /**
     *  ReentrantLock方式獲取id
     * @return
     */
    public static Long getLockId(){
        reentrantLock.lock();
        try {
            lockId++;
            return lockId;
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
            return getLockId();
        }finally {
            reentrantLock.unlock();
        }
    }

我這里以公平鎖作為演示物件,ReentrantLock還可以查看鎖的狀態, 鎖是否被鎖上了.
可以查看當前有多少執行緒再等待鎖,但是因為ReentrantLock是悲觀鎖,加鎖時會對資源進行加鎖,當讀取頻繁時性能會不如CAS的樂觀鎖,所以讀取頻繁使用樂觀鎖,寫入頻繁使用悲觀鎖,

Atomic或者Concurrent使用場景:

和上面的類似,不激烈情況下,性能比synchronized略遜,而激烈的時候,也能維持常態,激烈的時候,Atomic的性能會優于ReentrantLock一倍左右,但是其有一個缺點,就是只能同步一個值,一段代碼中只能出現一個Atomic的變數,多于一個同步無效,因為他不能在多個Atomic之間同步,

    /**
     * Atomic用id
     */
    private static volatile AtomicLong atomicId=new AtomicLong(0L);

    /**
     * Atomic方式獲取id
     * @return
     */
    public static Long getAtomicId(){
        return  atomicId.addAndGet(1);
    }

對于其他型別的比如和Map和Set可以使用用并發包下的ConcurrentHashMap和ConcurrentHashSet等執行緒安全的資料型別,

    /**
     * 執行緒安全的hashMap
     */
    private static ConcurrentHashMap<String,String> hashMap = new ConcurrentHashMap<>();
    
    public static void put(String key,String value){
        hashMap.put(key,value);
    }

    public static String get(String key{
       return hashMap.get(key);
    }

ConcurrentHashMap內部的實作是CAS的樂觀鎖,當鎖無法取得會開始自旋,直到下一次取得鎖,

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