JUC: 线程锁
1 面试题复盘
如何理解多线程，如何处理并发，线程池有哪些核心参数？
Java加锁有哪几种锁？
synchronized原理是什么？为什么可重入？如何获取对象的锁？
JVM对原生锁做了哪些优化？
什么是锁清除和锁粗化？
乐观锁是什么？synchronized与乐观锁什么区别？
volatile有什么作用？
ReentrantLock原理是什么？
AQS框架原理介绍一下？
简单说说Lock
是否使用过CountDownLanch? 如何使用？
2 乐观锁与悲观锁
（1）悲观锁
synchronized和Lock都是悲观锁， 同一时间点，有且只有一个线程能够访问对应的资源。 写操作多的场景使用。
（2）乐观锁
认为自己在使用数据时，不会有别的线程修改数据或资源，所以不会添加锁。只是在更新资源的时候，需要去判断当前数据有没有别的线程更新过。判断规则有：
- 版本号机制version，每一次更新一个版本号。
- 采用CAS算法，Java原子类中的递增操作就通过
CAS自旋实现的。比较并交换
3 锁是什么
（1）锁案例演示 - synchronized的三种应用方式
// 1. 对象锁：对于非静态方法使用synchronized就是加的对象锁，获得的是这个对象(this)作为锁
public synchronized void sentEmail(){
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
System.out.println("sent email");
}
// 2. 类锁：对于静态方法或使用synchronized就是加的类锁，获得的是这个类对象(.class)作为锁
public static synchronized void sentSMS(){
System.out.println("sent SMS");
}
// 3. 代码块，使用的是synchronized括号内的对象
public void testSynchronized(){
synchronized (this){
System.out.println("testSynchronized");
}
}
（2）从字节码角度分析synchronized实现
javap -c ***.class文件反编译
javap -c a.class # 反汇编代码，输出每个方法的 Java 字节码指令（指令集）
-v或 -verbose # 输出最详细的附加信息，包括版本号、常量池、方法描述符（签名）、栈大小等
synchronized同步代码块
public void testSynchronized(){
synchronized (this){
System.out.println("testSynchronized");
}
}
public void testSynchronized();
Code:
0: aload_0
1: dup
2: astore_1
3: monitorenter # 获取锁
4: getstatic #26 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
7: ldc #44 // String testSynchronized
9: invokevirtual #34 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
12: aload_1
13: monitorexit # 释放锁
14: goto 22
17: astore_2
18: aload_1
19: monitorexit # 异常情况也可以释放锁
20: aload_2
21: athrow
22: return
Exception table:
from to target type
4 14 17 any
17 20 17 any
}
synchronized对象锁
-v
public synchronized void sentEmail(){
System.out.println("sent email");
}
public synchronized void sentEmail();
descriptor: ()V
flags: (0x0021) ACC_PUBLIC, ACC_SYNCHRONIZED # 会检查对象的ACC_SYNCHRONIZED是否被设置，如果设置了，则会持有monitor直到方法完成释放
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: getstatic #7 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: ldc #13 // String sent email
5: invokevirtual #15 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
8: return
LineNumberTable:
line 31: 0
line 32: 8
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 9 0 this Lcom/thread/sgg/juc/Phone;
synchronized类锁
public static synchronized void sentSMS(){
System.out.println("sent SMS");
}
public static synchronized void sentSMS();
descriptor: ()V
flags: (0x0029) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_SYNCHRONIZED # 根据是否有ACC_STATIC是否存在判断应该是类锁还是对象锁
Code:
stack=2, locals=0, args_size=0
0: getstatic #7 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: ldc #21 // String sent SMS
5: invokevirtual #15 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
8: return
LineNumberTable:
line 34: 0
line 35: 8
（3）反编译synchronized锁的是什么
为什么任何一个对象都可以成为一个锁？
Object是任何类的父类
什么是管程monitor？
monitor是一种程序结构，结构内的多个子程序(对象或模块)形成的多个工作线程互斥访问共享资源。
这些共享资源一般是硬件设备或一群变量。对共享变量能够进行的所有操作集中在一个模块中。(把信号量及其操作原语“封装”在一个对象内部)管程实现了在一个时间点，最多只有一个线程在执行管程的某个子程序。管程提供了一种机制，管程可以看做一个软件模块，它是将共享的变量和对于这些共享变量的操作封装起来，形成一个具有一定接口的功能模块，进程可以调用管程来实现进程级别的并发控制。
//结构体如下
ObjectMonitor::ObjectMonitor() {
_header = NULL;
_count = 0; // 该线程获取锁的次数
_waiters = 0,
_recursions = 0; //线程的重入次数
_object = NULL;
_owner = NULL; //标识拥有该monitor的线程
_WaitSet = NULL; //等待线程组成的双向循环链表，_WaitSet是第一个节点
_WaitSetLock = 0 ;
_Responsible = NULL ;
_succ = NULL ;
_cxq = NULL ; //多线程竞争锁进入时的单向链表
FreeNext = NULL ;
_EntryList = NULL ; //_owner从该双向循环链表中唤醒线程结点，_EntryList是第一个节点
_SpinFreq = 0 ;
_SpinClock = 0 ;
OwnerIsThread = 0 ;
}
4 公平锁与非公平锁
公平锁：多个线程按照申请锁的顺序获取锁
非公平锁：不按照顺序获取锁，可能导致某些线程处于饥饿状态
为什么有公平和非公平锁的设计？为什么默认非公平锁？
非公平锁能减少线程切换，减少CPU空闲状态的时间，效率较高。
public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable {
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
...
}
/**
* Sync object for non-fair locks
*/
static final class NonfairSync extends Sync {
...
}
/**
* Sync object for fair locks
*/
static final class FairSync extends Sync {
...
}
public ReentrantLock() {
sync = new NonfairSync();
}
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
5 可重入锁（递归锁）
是指在同一个线程在外层方法获取锁的时候，再进入该线程的内层方法会自动获取锁(前提，锁对象得是同一个对象)，不会因为之前已经获取过还没释放而阻塞。
- 可重入锁的种类
- 隐式：synchronized（自动多次释放）
- 显示：ReentrantLock（手动多次释放）
6 死锁及排查
死锁是指两个或两个以上的线程在执行过程中,因争夺双方持有的资源而造成的一种互相等待的现象,若无外力干涉那它们都将无法推进下去，如果系统资源充足，进程的资源请求都能够得到满足!死锁出现的可能性就很低，否则就会因争夺有限的资源而陷入死锁。
jps # 查看Java进程编号
jstack 进程编号 # 查看死锁情况