(锁) 系列篇 --“一、锁的基本概念”

 

(锁) 系列篇

锁的概念，更多源于生活。每家每户都有一把锁，只有持有钥匙打开锁才能进入房屋，以此来防止盗贼进入家中。

1、为什么需要锁？

引申到软件世界高并发场景，锁即为竞争资源。只有拿到锁才能访问资源，否则进入锁等待区，以此保护资源顺序性访问防止乱序访问。

2、Java对象锁

Java每个对象都是Object的子类都有且只有一个锁，言外之意每个对象都可作为互斥资源来实现有序访问。以32位JVM对象头为例，根据锁状态(后续补充)具有不同标志位

 (图片来自《Java并发编程的艺术》)

对象锁有两个等待池：

• Entry Set池：等待获锁池，当锁被释放之后有机会竞争获锁；
• Wait Set池：等待挂起池，调用wait之后进入该池，不能直接竞争获锁。只有当锁对象调用notify、notifyAll 唤醒后进入Entry Set池，才可竞争获锁；

/**
 * Class {@code Object} is the root of the class hierarchy.
 * Every class has {@code Object} as a superclass. All objects,
 * including arrays, implement the methods of this class.
 *
 * @author  unascribed
 * @see     java.lang.Class
 * @since   JDK1.0
 */
public class Object {
    //........
     
    // 锁基本操作方法：获取锁、释放锁
    public final native void notify();
    public final native void notifyAll();
    public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;
    public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException {
        if (timeout < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
        }

        if (nanos < 0 || nanos > 999999) {
            throw new IllegalArgumentException(
                                "nanosecond timeout value out of range");
        }

        if (nanos > 0) {
            timeout++;
        }

        wait(timeout);
    }
    public final void wait() throws InterruptedException {
        wait(0);
    }
}

经常会被问到wait、notify方法为什么不放在Thread类里面，而是在Object类中？

实质是wait、notify都属于锁本身操作而非线程操作。每个对象都有且只有一个锁，定义在Object类中每个子类都将继承这些基本的操作，实现代码复用。

3、分布式锁

前面引申的锁概念都发生进程内，而在分布式环境的资源竞争就起不到作用。例如秒杀服务大多都是分布式部署，库存为100而参与秒杀用户为1w，如何保证不超卖和少卖呢？

此时需要用到分布式锁将资源状态外置，保证资源一致性。比如常用Mysql行锁或者表锁进行控制，将锁的实现细节丢给数据库，保证库存更新的顺序性。

然而锁往往会成为数据库负担，可引入redis、zookeeper分布式锁缓解数据库压力。需要注意的是大并发场景其实不适合使用锁，这里只是做个引申示例。