前言

一.synchronized

1.1概念?

1.2Synchronized是什么鎖？

1.3Synchronized加鎖工作過程

1.4其他優化操作

二.死鎖

2.1什么是死鎖

2.2死鎖的幾個經典場景

2.3死鎖產生的條件

2.4如何解決死鎖

🎁個人主頁：tq02的博客_CSDN博客-C語言,Java,Java數據結構領域博主
🎥 本文由 tq02 原創，首發于 CSDN🙉
🎄?本章講解內容：多線程的策略鎖、CAS和JUC

🎥多線程學習專欄：多線程學習專欄

🎥其他學習專欄：??C語言?? ? ? ??JavaSE?? ? ??MySQL基礎?

前言

? ? ? ? 在多線程的講解當中，我們可以知道synchronized是加鎖操作，讓兩個線程發生互斥效果，在代碼中使用synchronized關鍵字來實現鎖的獲取和釋放。如果是剛剛接觸多線程的人，我希望你可以從第一章多線程開始學習：http://t.csdn.cn/0vEhY

一.synchronized

1.1概念?

????????Synchronized是Java中內置的鎖機制，用于實現線程同步。它可以通過在代碼中使用synchronized關鍵字來實現鎖的獲取和釋放。Synchronized關鍵字可以用在方法上或者代碼塊中。當一個線程執行到synchronized修飾的代碼塊時，它會嘗試獲取鎖，如果鎖沒有被其他線程占用，則獲取成功，執行代碼塊中的內容。如果鎖已經被其他線程占用，則該線程會進入等待狀態，直到獲取到鎖才能繼續執行。

1.2Synchronized是什么鎖？

開始時是樂觀鎖, 如果鎖沖突頻繁, 就轉換為悲觀鎖.
開始是輕量級鎖實現, 如果鎖被持有的時間較長, 就轉換成重量級鎖.
實現輕量級鎖的時候大概率用到的自旋鎖策略
是一種不公平鎖
是一種可重入鎖
不是讀寫鎖
?

注：需要使用公平鎖，建議使用ReentrantLock來實現。ReentrantLock提供了公平鎖和非公平鎖兩種模式，通過構造函數的參數來指定鎖的模式。

1.3Synchronized加鎖工作過程

????????對于鎖資源只有一個或者兩個線程交替競爭的，仍然需要使用系統調用，無疑對CPU資源是極大的消耗。因此，在jdk1.6針對Synchronized加鎖進行了優化。按對鎖的競爭程度劃分成：無鎖，偏向鎖，輕量級鎖，重量級鎖。簡單而言就是從無鎖-->重量級鎖。?

無鎖

當你添加了鎖時，如果編譯器認為不需要加鎖，會自動刪除，因此便是無鎖

偏向鎖

偏向鎖不是真的 "加鎖", 只是給對象頭中做一個 "偏向鎖的標記", 記錄這個鎖屬于哪個線程.
如果后續沒有其他線程來競爭該鎖, 那么就不用進行其他同步操作了(避免了加鎖解鎖的開銷)
如果后續有其他線程來競爭該鎖(剛才已經在鎖對象中記錄了當前鎖屬于哪個線程了, 很容易識別當前申請鎖的線程是不是之前記錄的線程), 那就取消原來的偏向鎖狀態, 進入一般的輕量級鎖狀態.
注：相當于做個標記，相當于 "延遲加鎖" . 能不加鎖就不加鎖, 盡量避免不必要的加鎖開銷.

輕量級鎖
隨著其他線程進入競爭, 偏向鎖狀態被消除, 進入輕量級鎖狀態(自適應的自旋鎖).
此處的輕量級鎖就是通過 CAS 來實現

通過 CAS 檢查并更新一塊內存 (比如 null => 該線程引用)
如果更新成功, 則認為加鎖成功
如果更新失敗, 則認為鎖被占用, 繼續自旋式的等待(并不放棄 CPU).

注：此處的自旋鎖不會一種持續進行，而是達到一定的時間/重試次數, 就不再自旋了.

重量級鎖
????????如果鎖競爭進一步激烈, 自旋不能快速獲取到鎖狀態, 就會膨脹為重量級鎖

此處的重量級鎖就是指用到內核提供的 mutex .
具體流程：

執行加鎖操作, 先進入內核態.
在內核態判定當前鎖是否已經被占用
如果該鎖沒有占用, 則加鎖成功, 并切換回用戶態.
如果該鎖被占用, 則加鎖失敗. 此時線程進入鎖的等待隊列, 掛起. 等待被操作系統喚醒.
經歷了一系列的滄海桑田, 這個鎖被其他線程釋放了, 操作系統也想起了這個掛起的線程, 于是喚醒
這個線程, 嘗試重新獲取鎖

1.4其他優化操作

? ? ? ? 我們額外補充2個編譯器對鎖的優化操作。鎖消除和鎖粗化

鎖消除

????????代碼中, 用到了 synchronized, 但其實沒有在多線程環境下. (例如 StringBuffer)

StringBuffer tq02 = new StringBuffer();
tq02.append("a");
tq02.append("b");
tq02.append("c");
tq02.append("d");

每個 append 的調用都會涉及加鎖和解鎖. 但如果只是在單線程中執行這個代碼, 那么這些加
鎖解鎖操作是沒有必要的, 白白浪費了一些資源開銷.因此將鎖給優化了。

鎖粗化

鎖的粗化是根據鎖的粒度：粗和細

?實際開發過程中, 使用細粒度鎖, 是期望釋放鎖的時候其他線程能使用鎖.但可能并沒有其他線程來搶占這個鎖. 這種情況 JVM 就會自動把鎖粗化, 避免頻繁申請釋放鎖.
?

二.死鎖

2.1什么是死鎖

????????死鎖是指在多進程系統中，每個進程都在等待某個資源，而該資源又被其他進程占用，導致所有進程都無法繼續執行的狀態。

例如：A、B、C、D和E去上廁所，A進入廁所并且鎖門，B.C.D等待，可是A剛剛進入廁所，因為特殊的原因，憑空轉移到了外面，A就得重新排隊，可是門還是鎖著的啊，因此導致了死鎖。

2.2死鎖的幾個經典場景

經典場景有：

一個線程，一把鎖
兩個線程，兩把鎖
多個線程，多把鎖

1.一個線程，一把鎖

? ? ? ? 一個線程連續被同一個加鎖兩次，如果是不可重入鎖，那么會是死鎖。

解析：我去上廁所，我把廁所門鎖住，再通過廁所的窗戶出去，然后再來上廁所，發現廁所鎖住了，就耐心等待，卻沒想過這是自己鎖的。

代碼實現：

public class Counter {void increase() {       synchronize(this){increase()   //可以理解為翻窗逃走，第二次加鎖時，是鎖了的}
}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {final Counter counter = new Counter();Thread t1 = new Thread(() -> {counter.increase();});t1.start();}
}

2.兩個線程，兩把鎖

????????線程1先獲取鎖A，再嘗試獲取鎖B，同時，線程2先獲取鎖B，再嘗試獲取鎖A，此時兩個線程就會互相僵住，誰都獲取不到對方持有的鎖。

解析：我在汽車里，車鑰匙在我妻子手上，我出不來，我妻子在房間里，房間鑰匙在我手上，我妻子也出不來，導致雙方被鎖，導致死鎖。

代碼示例：

public class Test {public static void main(String[] args) {//2個鎖對象Object lockerA = new Object();Object lockerB = new Object();Thread t1 = new Thread(() -> {System.out.println("t1嘗試獲取鎖A");synchronized (lockerA){System.out.println("t1獲取到鎖A");try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("t1嘗試獲取鎖B");synchronized (lockerB){System.out.println("t1獲取到鎖B");}}});Thread t2 = new Thread(() -> {System.out.println("t2嘗試獲取鎖B");synchronized (lockerB){System.out.println("t2獲取到鎖B");try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("t2嘗試獲取鎖A");synchronized (lockerA){System.out.println("t2獲取到鎖A");}}});t1.start();t2.start();}
}

3.多個線程，多把鎖

? ? ? ? 很明顯啊，兩把鎖，兩個線程也有問題，更何況是多把鎖啊，在這方面最經典的是"哲學家就餐問題"。