soa---java 多线程的---锁

如今soa 与分布式计算已经成为互联网公司技术的标配

那他包括的知识点应该熟悉了解。并以此为基础，去应用，调优各种soa的框架。

包括例如以下的四点。是分布式的基础。

        a java 多线程 承接高吞吐量。

        b java nio 承接高并发，与交互协议的定制。

        c java 反射  完毕序列化与反序列化。

        d 设计模式的应用 保证应用的扩展性。

接上篇

由于说锁的原理比較的枯燥，得带着问题场景去说。才干看下去。才干研究下去。

在Java中Lock接口比synchronized块的优势是什么？你须要实现一个高效的缓存。它同意多个用户读，但仅仅同意一个用户写，以此来保持它的完整性，你会如何去实现它？

  这里主要是要考察说lock与synchronized 的差别。

1 利用cpu底层机制lock有读锁 与 写锁的区分。

2 在于上下文的切换与锁的竞争的优化。

3 关于死锁的避免

Synchronized  仅仅是jvm里面自己的一个协议;

而关于这个Lock 他的底层里面是有硬件支持的原子操作,各种cpu都支持的，各种平台也支持。假设须要具体理解。能够看看里面的源代码，里面有一个重要的类就是AbstractQueuedSynchronizer,  它是轮询处理。

synchronized 在取不到锁的时候。会休眠一段时间。这样要说开销非常大。

当然这样的synchronized 内部是后面的版本号能够进行优化的。

 



1 利用cpu底层机制lock有读锁 与 写锁的区分。

那实现上面题干的两种方式例如以下

synchronized样例

代码例如以下

public class SynchronizedMap<K,V> {
 private final Map<K,V> map=new HashMap<K, V>();

   public synchronized void put(K k,V v){
    map.put(k, v);
   }

   public synchronized V get(K k){
    return map.get(k);
   }

这样的排斥了 写/写，读/写 读/读。

对于lock，相关代码例如以下。

public class LockMap<K, V> {
 private final Map<K, V> map=new HashMap<K, V>();
 private final ReadWriteLock lock=new ReentrantReadWriteLock();
 private final Lock r=lock.readLock();
 private final Lock w=lock.writeLock();

 public void put(K key,V value){
  w.lock();
  try {
   map.put(key, value);
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
  }finally{
   w.unlock();
  }

 }

 public V get(K key){
  r.lock();
  try {
   return map.get(key);
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
  }finally{
   r.unlock();
  }
  return null;
 }

}

这样的排斥了 写/写 读/写 。

但读/读没有排斥。

也是就说读与读是多个线程能够同一时候读的。----能够做为读多写少的应用。

2在于上下文的切换与锁的竞争的优化。



对于 synchronized 来说。

他仅仅有一个条件队列的。里面放着相应于不同类型的（也能够说是处理不同业务类型的）线程。那这时。你仅仅能notifyall

    。为了保证程序的正确，把全部的线程都叫起来，无论是不是你想要的业务类型的线程。这样的对于性能影响是很大的。比方10个线程在一个条件队列上等待，那么调用notifyAll 将唤醒全部的线程

   这个时候线程产生例如以下：

       a 它们会在锁上面产生竞争。

       b 它们竞争完了之后大部分又大部分wait了

         这两步。会导致了大量的线程上下文切换。

以及大量锁的竞争。



但这个lock是没问题的。他能够对于 不同的条件创建wait-set ，比方生产者消费者模式。生产者生产一个对象。这时想唤醒消费者。仅仅须要在对应的条件上面的wait set进行single.



对于线程安全的lock队列,与线程安全的synchronized stack代码

synchronized 代码例如以下

public class ProductStack {

	private Product[] products=new Product[10];
	private int index;

	public synchronized void addProduct(Product product){
		try {
			while(index>=(products.length-1)){//须要又一次检查一下。条件推断s
				System.out.println(" the product array is full ; "+Thread.currentThread().getName()+" is waiting");
				wait();
			}

				products[index]=product;
				index++;
				notifyAll();//为了能启动消费线程 当然也唤醒了生产线程。
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	public synchronized Product pop(){
		Product product=null;
		try {

			while(index<=0){ //须要又一次检查一下。条件推断
				System.out.println("the product array is empty ;"+Thread.currentThread().getName() +"is waiting");
				wait();
			}
			    index--;
			    product=products[index];
				notifyAll();   //为了能启动 加入线程。 当然也唤醒了消费线程。
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}

		return product;
	}
}

对于lock

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ProductQueue<V> {
	private final static int defaultSize=10;
	private final V[] queue;
	private int total;
	private int tail;
	private int head;
	private Lock lock=new ReentrantLock();
	private Condition notEmpty=lock.newCondition();
	private Condition notFull= lock.newCondition();

	public ProductQueue(){

		this(defaultSize);
	}

	public ProductQueue(int initialCapacity) {
		super();
		this.queue = (V[])new Object[initialCapacity];
	}

	public void push(V v) throws InterruptedException{
		lock.lock();
		try {
			while (isFull()) {
				notFull.await();
			}

			queue[tail] = v;
			++tail;
			if (tail == queue.length)
				tail = 0;
			total++;
			notEmpty.signal();//唤醒的是同一种类型的线程,不会浪费。

		} finally{
			lock.unlock();
		}

	}

	public V pop() throws InterruptedException{
		lock.lock();
		try {
			while(isEmpty()){
				notEmpty.await();
			}
			V v=queue[head];
			head++;
			if(head==queue.length)head=0;
			total--;
			notFull.signal();//唤醒的是同一种类型的线程,不会浪费。
			return v;
		} finally{
			lock.unlock();
		}
	}

	public boolean isEmpty(){
		return total==0;
	}
	public boolean isFull(){
		return total==queue.length;
	}

}

注解里面解释到了问题的根本。

notifyall 时将全部的线程，生产者，消费者都唤醒了。而此时你仅仅想唤醒生产者，或者仅仅想唤醒消费者，让你胡子眉毛一把抓

3 关于死锁的避免

产生死锁的本质：至少有两把以上的锁，每一个线程获取锁的方式不会一样。实际应用中会有例如以下3种情况，出现死锁

a  同一类对象

    第一个方法

       synchronized(LockA){

                synchronized(LockB){

                       }

         }

                                  

       第二个方法

              synchronized(LockB){

                   synchronized(LockA){

                             doSomeThing.......

                  }

             }

   以上情况的解决方式是。顺序不一样。把顺序搞一样就成。

  b 对于方法 public void A(SameObject a,SameObject b){

                            synchronized(a){

                                                 synchronized(b){

                                                                                                    doSomeThing.......

                                                        }

                                                            }



                        }

 这里会产生死锁的可能，原因是依据參数的顺序就能有可能被锁了。 这时能够用并发包里面的tryLock最简单。         以上是在同一个类里面。

b  这样的情况，是在两个类里面。能够想象成为两个资源。

                       在类A里面的有一个a 方法是同步的。

                       在类B里面的有一个b 方法是同步的。

                       a 里面调b方法。

b 里面调a方法。

    这里就会产生死锁，由于获取锁的顺序不一样。 这样的情况的解决方式是，将方法上的全部的synchronized的都去掉，换成同步块。但同步块同是将传过来的资源。进行一个copy. 这个在并发包里面的有些集合能够參考的。

全局，分析锁的个数。获取的顺序。顺序好说，那怎么分析？

怎么去分析死锁呢？

a 争取用同步块，把不能同步方法。从业务角度保证开方式调用。

b 用线程堆栈信息来分析（kill -3）的方式。

c 对于业务的拆解。

理论上没有死锁，可是锁管理的资源。在线程处理的时候，占时太长，将业务就要进行重构了。

d 加一功能代码 代码例如以下

ThreadMXBean tmx = ManagementFactory.getThreadMXBean();
  long[] ids = tmx.findDeadlockedThreads();
  if (ids != null) {
     ThreadInfo[] infos = tmx.getThreadInfo(ids, true, true);
     System.out.println("The following threads are deadlocked:");
     for (ThreadInfo ti : infos) {
        System.out.println(ti);
     }
    }