Java中怎么實現悲觀鎖與樂觀鎖

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悲觀鎖

假設會發生并發沖突；在整個數據處理過程中，將數據處于鎖定狀態。 獨占鎖是一種悲觀鎖，synchronized就是一種獨占鎖，它假設最壞的情況，并且只有在確保其它線程不會造成干擾的情況下執行，會導致其它所有需要鎖的線程掛起，等待持有鎖的線程釋放鎖。

樂觀鎖

假設不會發生并發沖突；處理數據時不加鎖，如果處理失敗產生沖突就重試，直到成功為止。 當數據爭用不嚴重時，樂觀鎖效果更好。比如CAS就是一種樂觀鎖思想的應用。

互斥同步/阻塞同步(悲觀策略)

同步是指在多個線程并發訪問共享數據時，保證共享數據在同一個時刻只被一個（或者是一些，使用信號量的時候）線程使用。 臨界區（CriticalSection）、互斥量（Mutex）和信號量（Semaphore）都是主要的互斥實現方式。

synchronized

synchronized是Java中基本的互斥同步手段，synchronized關鍵字經過編譯之后，會在同步塊的前后分別形成monitorenter和monitorexit這兩個字節碼指令，這兩個字節碼都需要一個reference類型的參數來指明要鎖定和解鎖的對象。如果Java程序中的synchronized明確指定了對象參數，那就是這個對象的reference；如果沒有明確指定，那就根據synchronized修飾的是實例方法還是類方法，去取對應的對象實例或Class對象來作為鎖對 象。

ReentrantLock

重入鎖(ReentrantLock)是JDK1.5中JUC提供的另一種互斥同步手段，在基本用法上，ReentrantLock與synchronized很相似，他們都具備一樣的線程重入特性，只是代碼寫法上有點區別，一個表現為API層面的互斥鎖（lock（）和unlock（）方法配合try/finally語句塊來完成），另一個表現為原生語法層面的互斥鎖。不過，相比synchronized,ReentrantLock增加了一些高級功能，主要有以下3項：等待可中斷、可實現公平鎖，以及鎖可以綁定多個條件。

等待可中斷

等待可中斷是指當持有鎖的線程長期不釋放鎖的時候，正在等待的線程可以選擇放棄等待，改為處理其他事情，可中斷特性對處理執行時間非常長的同步塊很有幫助。

公平鎖

公平鎖是指多個線程在等待同一個鎖時，必須按照申請鎖的時間順序來依次獲得鎖；而非公平鎖則不保證這一點，在鎖被釋放時，任何一個等待鎖的線程都有機會獲得鎖。 synchronized中的鎖是非公平的，ReentrantLock默認情況下也是非公平的，但可以通過帶布爾值的構造函數要求使用公平鎖。

綁定多個條件

鎖綁定多個條件是指一個ReentrantLock對象可以同時綁定多個Condition對象，而在synchronized中，鎖對象的wait（）和notify（）或notifyAll（）方法可以實現一個隱含的條件，如果要和多于一個的條件關聯的時候，就不得不額外地添加一個鎖，而ReentrantLock則無須這樣做，只需要多次調用newCondition（）方法即可。

非阻塞同步（樂觀策略）

互斥同步最主要的問題就是進行線程阻塞和喚醒所帶來的性能問題，因此這種同步也稱為阻塞同步（Blocking Synchronization）。 非阻塞同步是一種不需要把線程掛起的樂觀的并發策略，先進行操作，如果沒有其他線程爭用共享數據，那操作就成功了；如果共享數據有爭用，產生了沖突，那就再采取其他的補償措施（最常見的補償措施就是不斷地重試，直到成功為止）。

比較并交換CAS（Compare-and-Swap）

CAS指令需要有3個操作數，分別是內存位置（在Java中可以簡單理解為變量的內存地址，用V表示）、舊的預期值（用A表示）和新值（用B表示）。CAS指令執行時，當且僅當V符合舊預期值A時，處理器用新值B更新V的值，否則它就不執行更新，但是無論是否更新了V的值，都會返回V的舊值，上述的處理過程是一個原子操作。 JDK1.5之后，Java程序中才可以使用CAS操作，該操作由sun.misc.Unsafe類里面的 compareAndSwapInt（）和compareAndSwapLong（）等幾個方法包裝提供，虛擬機在內部對這些方法做了特殊處理，即時編譯出來的結果就是一條平臺相關的處理器CAS指令，沒有方法調用的過程，或者可以認為是無條件內聯進去了

ABA問題

如果一個變量V初次讀取的時候是A值，并且在準備賦值的時候檢查到它仍然為A值，那我們就能說它的值沒有被其他線程改變過了嗎？如果在這段期間它的值曾經被改成了B，后來又被改回為A，那CAS操作就會誤認為它從來沒有被改變過。 J.U.C包為了解決這個問題，提供了一個帶有標記的原子引用類”AtomicStampedReference”，它可以通過控制變量值的版本來保證CAS的正確性。 大部分情況下ABA問題不會影響程序并發的正確性，如果需要解決ABA問題，改用傳統的互斥同步可能會比原子類更高效。

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