公平なロック/不公平なロック

公平なロックとは、複數(shù)のスレッドがその順序でロックを取得することを意味します。ロックを申請(qǐng)してください。

不公平なロックとは、複數(shù)のスレッドがロックを取得する順序が、ロックを適用する順序ではないことを意味します。最初に適用するスレッドよりも後から適用するスレッドが先にロックを取得する可能性があります。優(yōu)先順位の逆転や飢餓が発生する可能性があります。

Java ReentrantLock の場(chǎng)合、コンストラクターを通じてロックが公正なロックであるかどうかを指定します。デフォルトは不公平なロックです。不公平なロックの利點(diǎn)は、スループットが公平なロックよりも高いことです。

Synchronized の場(chǎng)合、これも不當(dāng)なロックです。 ReentrantLock のような AQS を介したスレッド スケジューリングを?qū)g裝していないため、公平なロックに変える方法はありません。

リエントラント ロック

リエントラント ロックは再帰的ロックとも呼ばれ、同じスレッドが外側(cè)のメソッドでロックを取得すると、內(nèi)側(cè)のメソッドに入るという意味です。自動(dòng)的に取得されます。少し抽象的ですが、以下にコード例を示します。

Java ReentrantLock の場(chǎng)合、その名前はリエントラント ロックとして認(rèn)識(shí)され、Reentrant Lock となります。

同期の場(chǎng)合、これは再入可能なロックでもあります。リエントラント ロックの利點(diǎn)の 1 つは、デッドロックをある程度回避できることです。

synchronized void setA() throws Exception{
    Thread.sleep(1000);
    setB();
}
synchronized void setB() throws Exception{
    Thread.sleep(1000);
}

上記のコードはリエントラント ロックの機(jī)能です。リエントラント ロックでない場(chǎng)合、現(xiàn)在のスレッドで setB が実行されず、デッドロックが発生する可能性があります。

排他ロック/共有ロック

排他ロックとは、一度に 1 つのスレッドのみがロックを保持できることを意味します。

共有ロックは、ロックを複數(shù)のスレッドで保持できることを意味します。

Java ReentrantLock の場(chǎng)合、これは排他的ロックです。ただし、Lock の別の実裝クラスである ReadWriteLock の場(chǎng)合、その読み取りロックは共有ロックであり、その書(shū)き込みロックは排他ロックです。

読み取りロックの共有ロックにより、同時(shí)読み取りが非常に効率的に行われ、読み取り、書(shū)き込み、書(shū)き込み、書(shū)き込みのプロセスが相互に排他的になります。

排他的ロックと共有ロックも AQS を通じて実裝されます。排他的ロックまたは共有ロックは、さまざまな方法で実裝されます。

Synchronized の場(chǎng)合は、もちろん排他ロックです。

相互排他ロック/読み取り/書(shū)き込みロック

上記の排他ロック/共有ロックは広義の用語(yǔ)であり、ミューテックス ロック/読み取り/書(shū)き込みロックは特定のものです。実現(xiàn)。

Java におけるミューテックス ロックの具體的な実裝は、ReentrantLock です。

Java における読み取り/書(shū)き込みロックの具體的な実裝は ReadWriteLock です。

オプティミスティック ロック/ペシミスティック ロック

オプティミスティック ロックとペシミスティック ロックは、特定の種類のロックを指すのではなく、同時(shí)実行性と同期の観點(diǎn)を指します。

悲観的ロックでは、同じデータに対する同時(shí)操作は必ず変更されると考えられ、変更がなくても変更されたものとみなされます。したがって、同じデータに対する同時(shí)操作の場(chǎng)合、悲観的ロックはロックの形式になります。悲観的に言えば、ロックを行わない同時(shí)操作は間違いなく問(wèn)題を引き起こすと思います。

オプティミスティック ロックでは、同じデータに対する同時(shí)操作は変更されないと考えられます。データを更新する場(chǎng)合、更新を試行し、常にデータを再更新することでデータが更新されます。楽観的に考えれば、ロックを行わなくても同時(shí)操作に問(wèn)題はありません。

上記の説明から、悲観的ロックは書(shū)き込み操作が多いシナリオに適しており、楽観的ロックは読み取り操作が多いシナリオに適していることがわかります。ロックしないとパフォーマンスが大幅に向上します。 。

Java での悲観的ロックの使用は、さまざまなロックを使用することです。

Java におけるオプティミスティック ロックの使用は、ロックフリー プログラミングであり、CAS アルゴリズムがよく使用されます (代表的な例として、CAS スピンによるアトミック操作の更新を?qū)g裝するアトミック クラス)。

セグメント ロック

セグメント ロックは実際にはロックの設(shè)計(jì)であり、特定のロックではありません。ConcurrentHashMap の場(chǎng)合、その同時(shí)実行実裝はセグメント ロックを通じて効率的な同時(shí)操作が実現(xiàn)されます。

ConcurrentHashMap を例に、セグメント ロックの意味と設(shè)計(jì)思想について話しましょう。ConcurrentHashMap のセグメント ロックはセグメントと呼ばれ、HashMap (JDK7 および JDK8 の HashMap の実裝) の構(gòu)造に似ています。內(nèi)部には Entry 配列があり、配列內(nèi)の各要素はリンク リストであり、ReentrantLock でもあります (セグメントは ReentrantLock を継承します)。

要素を配置する必要がある場(chǎng)合、ハッシュマップ全體をロックするのではなく、最初にハッシュコードを使用して要素を配置する必要があるセグメントを認(rèn)識(shí)し、次にこのセグメントをロックします。つまり、セグメント內(nèi)に配置されない限り、真の並列挿入が実現(xiàn)されます。

ただし、サイズをカウントする場(chǎng)合、ハッシュマップのグローバル情報(bào)を取得する場(chǎng)合、カウントするにはすべてのセグメントのロックを取得する必要があります。

セグメント化されたロックの設(shè)計(jì)目的は、ロックの粒度を調(diào)整することです。操作で配列全體を更新する必要がない場(chǎng)合、配列內(nèi)の 1 つの項(xiàng)目だけがロックされます。

バイアス ロック/軽量ロック/重量ロック

これら 3 種類のロックはロックのステータスを指し、同期用です。 Java 5 では、ロック アップグレード メカニズムを?qū)毪工毪长趣摔瑜辍柯实膜释冥瑢g現(xiàn)されます。これら 3 つのロックのステータスは、オブジェクト モニターのオブジェクト ヘッダー內(nèi)のフィールドによって示されます。

バイアスされたロックとは、同期コードの一部が常に 1 つのスレッドによってアクセスされ、そのスレッドが自動(dòng)的にロックを取得することを意味します。ロックを取得するコストを削減します。

軽量ロックとは、ロックがバイアスされたロックであり、別のスレッドによってアクセスされると、バイアスされたロックが軽量ロックにアップグレードされることを意味します。他のスレッドはブロックせずにスピンを通じてロックを取得しようとし、パフォーマンスが向上します。

ヘビーウェイト ロックとは、ロックが軽量ロックの場(chǎng)合、別のスレッドが回転しているにもかかわらず、永遠(yuǎn)にスピンが継続するわけではなく、一定回?cái)?shù)スピンした時(shí)點(diǎn)ではまだ取得されていないことを意味します。はブロッキングに入り、ロックは重量ロックに拡張されます。重いロックは他のアプリケーション スレッドをブロックし、パフォーマンスを低下させます。

スピン ロック

Java では、スピン ロックは、ロックを取得しようとするスレッドがすぐにはブロックされず、ループを使用してロックを取得しようとすることを意味します。この利點(diǎn)は、スレッド コンテキストの切り替えの消費(fèi)を削減できることですが、欠點(diǎn)は、ループが CPU を消費(fèi)することです。

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