Java 잠금의 차이점은 무엇입니까?

공정한 잠금/불공정한 잠금

공정한 잠금은 여러 스레드가 잠금을 적용한 순서대로 잠금을 획득한다는 의미입니다.

불공정한 잠금은 여러 스레드가 잠금을 획득하는 순서가 잠금을 적용한 순서와 다르다는 것을 의미합니다. 나중에 적용한 스레드가 먼저 적용한 스레드보다 먼저 잠금을 획득할 수 있습니다. 우선순위 반전이나 기아가 발생할 가능성이 있습니다.

Java ReentrantLock의 경우 생성자를 통해 잠금이 공정한 잠금인지 여부를 지정하며 기본값은 불공정한 잠금입니다. 불공정 잠금의 장점은 처리량이 공정 잠금보다 크다는 것입니다.

동기화의 경우에도 불공정 잠금입니다. ReentrantLock과 같은 AQS를 통한 스레드 스케줄링을 구현하지 않기 때문에 공정한 잠금으로 전환할 수 있는 방법이 없습니다.

재진입 잠금

재진입 잠금은 재귀 잠금이라고도 알려져 있으며, 동일한 스레드가 외부 메서드에서 잠금을 획득하면 내부 메서드에 들어갈 때 자동으로 잠금을 획득한다는 의미입니다. 다소 추상적이지만 아래에 코드 예제가 있습니다.

Java ReentrantLock의 경우 이름은 재진입 잠금으로 볼 수 있으며 이름은 Reentrant Lock입니다.

동기화의 경우 재진입 잠금이기도 합니다. 재진입 잠금의 한 가지 이점은 교착 상태를 어느 정도 방지할 수 있다는 것입니다.

synchronized void setA() throws Exception{
    Thread.sleep(1000);
    setB();
}
synchronized void setB() throws Exception{
    Thread.sleep(1000);
}

위 코드는 재진입 잠금의 기능입니다. 재진입 잠금이 아닌 경우 현재 스레드에서 setB가 실행되지 않아 교착 상태가 발생할 수 있습니다.

독점 잠금/공유 잠금

독점 잠금은 한 번에 하나의 스레드만 잠금을 유지할 수 있다는 의미입니다.

공유 잠금은 여러 스레드가 잠금을 보유할 수 있음을 의미합니다.

Java ReentrantLock의 경우 전용 잠금입니다. 그러나 잠금의 또 다른 구현 클래스인 ReadWriteLock의 경우 읽기 잠금은 공유 잠금이고 쓰기 잠금은 배타적 잠금입니다.

읽기 잠금의 공유 잠금은 동시 읽기가 매우 효율적이며 읽기, 쓰기, 쓰기 및 쓰기 프로세스가 상호 배타적임을 보장할 수 있습니다.

배타적 잠금과 공유 잠금도 AQS를 통해 구현되며, 배타적 잠금이나 공유 잠금을 달성하기 위해 다양한 방법이 구현됩니다.

싱크로나이즈드의 경우 당연히 전용 잠금장치입니다.

뮤텍스 잠금/읽기-쓰기 잠금

위에서 언급한 배타적 잠금/공유 잠금은 광범위한 용어이고, 뮤텍스 잠금/읽기-쓰기 잠금은 구체적인 구현입니다.

Java에서 뮤텍스 잠금의 구체적인 구현은 ReentrantLock입니다.

Java에서 읽기-쓰기 잠금의 구체적인 구현은 ReadWriteLock입니다.

낙관적 잠금/비관적 잠금

낙관적 잠금과 비관적 잠금은 특정 유형의 잠금을 의미하는 것이 아니라 동시성과 동기화를 바라보는 관점을 의미합니다.

비관적 잠금은 동일한 데이터에 대한 동시 작업이 반드시 수정될 것이라고 믿습니다. 수정이 없더라도 수정된 것으로 간주됩니다. 따라서 동일한 데이터에 대한 동시 작업의 경우 비관적 잠금은 잠금 형식을 취합니다. 비관적으로는 잠금 없이 동시 작업을 수행하면 분명히 문제가 발생할 것이라고 생각합니다.

낙관적 잠금은 동일한 데이터에 대한 동시 작업이 수정되지 않는다고 믿습니다. 데이터를 업데이트할 때 데이터 업데이트를 시도하고 지속적으로 다시 업데이트하여 데이터가 업데이트됩니다. 낙관적으로는 잠금 없이 동시 작업을 수행하는 데 문제가 없을 것입니다.

위의 설명에서 쓰기 작업이 많은 시나리오에는 비관적 잠금이 적합하고, 읽기 작업이 많은 시나리오에는 낙관적 잠금이 적합하다는 것을 알 수 있습니다.

Java에서 비관적 잠금을 사용하는 방법은 다양한 잠금을 사용하는 것입니다.

Java에서 낙관적 잠금을 사용하는 것은 잠금 없는 프로그래밍이며 CAS 알고리즘이 자주 사용됩니다. 대표적인 예로 CAS 스핀을 통해 원자 연산의 업데이트를 구현하는 원자 클래스가 있습니다.

분할된 잠금

분할된 잠금은 실제로 특정 잠금이 아닌 잠금 설계입니다. ConcurrentHashMap의 경우 동시성 구현은 분할된 잠금 형태로 효율적인 동시 작업을 달성하는 것입니다.

ConcurrentHashMap을 통해 세그먼트 잠금의 의미와 디자인 아이디어에 대해 이야기해 보겠습니다. ConcurrentHashMap의 세그먼트 잠금은 Segment라고 합니다. 이는 HashMap의 구조(JDK7 및 JDK8에서 HashMap 구현)와 유사합니다. 내부적으로는 Entry 배열입니다. 배열의 각 요소는 동시에 연결된 목록이며 ReentrantLock입니다(세그먼트가 ReentrantLock을 상속함).

요소를 넣어야 할 때 전체 해시맵을 잠그는 것이 아니라 먼저 해시코드를 사용하여 어떤 세그먼트에 배치해야 하는지 파악한 다음 이 세그먼트를 잠그므로 멀티스레드를 넣을 때는 이때, 세그먼트에 배치되지 않는 한 진정한 병렬 삽입이 이루어집니다.

그러나 크기를 계산할 때 해시맵의 전역 정보를 얻을 때 계산하려면 모든 세그먼트 잠금을 얻어야 합니다.

세그먼트 잠금의 설계 목적은 잠금의 세분성을 개선하는 것입니다. 작업에서 전체 배열을 업데이트할 필요가 없으면 배열에서 하나의 항목만 잠글 수 있습니다.

바이어스 잠금/경량 잠금/중량 잠금

이 세 가지 잠금 유형은 잠금 상태를 나타내며 동기화용입니다. Java 5에서는 잠금 업그레이드 메커니즘을 도입하여 효율적인 동기화가 달성됩니다. 이 세 가지 잠금의 상태는 개체 모니터의 개체 헤더에 있는 필드에 표시됩니다.

편향된 잠금은 동기화 코드 조각이 항상 하나의 스레드에 의해 액세스되고 스레드가 자동으로 잠금을 획득한다는 것을 의미합니다. 잠금 획득 비용을 줄입니다.

경량 잠금은 잠금이 편향된 잠금이고 다른 스레드에 의해 액세스될 때 편향된 잠금이 경량 잠금으로 업그레이드된다는 것을 의미합니다. 다른 스레드는 스핀을 통해 잠금을 획득하려고 시도하며 개선을 위해 차단하지 않습니다. 성능.

헤비웨이트 잠금 장치는 잠금 장치가 경량 잠금 장치일 때 다른 스레드가 회전하더라도 해당 스레드가 특정 횟수만큼 회전하면 회전이 영원히 계속되지 않는다는 것을 의미합니다. , 차단 상태가 되고 잠금 장치가 헤비급 잠금 장치로 확장됩니다. 무거운 잠금은 다른 애플리케이션 스레드를 차단하고 성능을 저하시킵니다.

Spin lock

Java에서 스핀 잠금은 잠금을 획득하려는 스레드가 즉시 차단되지 않고 루프를 반복한다는 의미입니다. 이 방법의 장점은 스레드 컨텍스트 전환의 소비를 줄이는 것입니다. 단점은 루프가 CPU를 소비한다는 것입니다.

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