Java是一種面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言,其特點(diǎn)之一是支持多線(xiàn)程編程。在多線(xiàn)程編程中,鎖是一種重要的同步機(jī)制。在Java中,鎖包括內(nèi)置鎖(synchronized)和顯式鎖(ReentrantLock等)。在這些鎖的實(shí)現(xiàn)中,自旋和鎖的升級(jí)是常見(jiàn)的優(yōu)化策略。
自旋是指在獲取鎖時(shí),如果發(fā)現(xiàn)鎖已經(jīng)被其他線(xiàn)程占用,當(dāng)前線(xiàn)程不會(huì)直接進(jìn)入阻塞狀態(tài),而是一直循環(huán)檢測(cè)鎖是否被釋放。自旋的時(shí)間會(huì)受到處理器IDLE狀態(tài)的影響,如果這個(gè)時(shí)間非常短,那么自旋鎖就不會(huì)占用過(guò)多的處理器資源,反之則會(huì)降低程序的性能。因此,在使用自旋鎖時(shí)需要權(quán)衡自旋等待時(shí)間和線(xiàn)程阻塞時(shí)間的選擇。
public class SpinLock {
private AtomicBoolean lock = new AtomicBoolean(false);
public void lock() {
while (!lock.compareAndSet(false, true)) {
// 自旋等待
}
}
public void unlock() {
lock.set(false);
}
}
鎖的升級(jí)是指初始時(shí)使用的鎖為輕量級(jí)鎖(CAS),但隨著競(jìng)爭(zhēng)的加劇,鎖會(huì)升級(jí)為重量級(jí)鎖(互斥量)。鎖升級(jí)的目的是提高并發(fā)性能,因?yàn)檩p量級(jí)鎖使用CAS,只會(huì)涉及到緩存和主內(nèi)存的操作,不會(huì)切換線(xiàn)程狀態(tài),所以效率更高,而重量級(jí)鎖在操作系統(tǒng)層面使用了互斥量,涉及到內(nèi)核態(tài)和用戶(hù)態(tài)之間的切換,開(kāi)銷(xiāo)比較大。
public class MyLock {
private final AtomicReference<Thread> owner = new AtomicReference<>();
private final CountDownLatch lockLatch = new CountDownLatch(1);
public void lock() {
Thread currentThread = Thread.currentThread();
while (!owner.compareAndSet(null, currentThread)) {
if (owner.get() == currentThread) {
return;
}
lockLatch.await();
}
}
public void unlock() {
Thread currentThread = Thread.currentThread();
if (owner.get() == currentThread) {
owner.set(null);
lockLatch.countdown();
}
}
}
在實(shí)現(xiàn)鎖的過(guò)程中,自旋和升級(jí)是優(yōu)化策略,需要視具體情況而定。在考慮使用自旋和升級(jí)時(shí),需要注意鎖粒度、并發(fā)程度等因素,只有在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候使用才能發(fā)揮最大的性能優(yōu)勢(shì)。