怎么深入理解Java中的锁

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locks包结构层次

Lock 接口

代码示例：

public class GetLockDemo {
 // 公平锁  // static Lock lock =new ReentrantLock(true);
 // 非公平锁  static Lock lock = new ReentrantLock();
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
   // 主线程 拿到锁    lock.lock();
   Thread thread =
       new Thread(
           () -> {
             // 子线程 获取锁（不死不休）              System.out.println("begain to get lock...");
             lock.lock();
             System.out.println("succeed to get lock...");
             //              // 子线程 获取锁(浅尝辄止)
             //              boolean result = lock.tryLock();
             //              System.out.println("是否获得到锁：" + result);
             //
             //              // 子线程 获取锁(过时不候)
             //              try {
             //                boolean result1 = lock.tryLock(5, TimeUnit.SECONDS);
             //                System.out.println("是否获得到锁：" + result1);
             //              } catch (InterruptedException e) {
             //                e.printStackTrace();
             //              }
             //
             //              // 子线程 获取锁（任人摆布）              //              try {
             //                System.out.println("start to get lock Interruptibly");
             //                lock.lockInterruptibly();
             //              } catch (InterruptedException e) {
             //                e.printStackTrace();
             //                System.out.println("dad asked me to stop...");
             //              }
           });
   thread.start();
   Thread.sleep(10000L);
   lock.unlock();
 }
}

结论：

• lock()  最常用

• lockInterruptibly() 方法一般更昂贵，有的实现类可能没有实现 lockInterruptible() 方法。

  只有真的需要用中断时，才使用，使用前应看清实现类对该方法的描述。

Condition

condition代码示例：

public class ConditionDemo {
 static Lock lock = new ReentrantLock();
 static Condition condition = lock.newCondition();
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
   Thread thread =
       new Thread(
           () -> {
             lock.lock();
             System.out.println("condition.await()");
             try {
               condition.await();
               System.out.println("here i am...");
             } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
             } finally {
               lock.unlock();
             }
           });
   thread.start();
   Thread.sleep(2000L);
   lock.lock();
   condition.signalAll();
   lock.unlock();
 }
}

ReetrantLock

ReentrantLock是可重入锁，同一线程可以多次获取到锁

ReentrantLock实现原理分析

1. ReentrantLock需要一个owner用来标记那个线程获取到了锁，一个count用来记录加锁的次数和一个waiters等待队列用来存放没有抢到锁的线程列表

2. 当有线程进来时，会先判断count的值，如果count为0说明锁没有被占用

3. 然后通过CAS操作进行抢锁

4. 如果抢到锁则count的值会加1，同时将owner设置为当前线程的引用

5. 如果count不为0同时owner指向当前线程的引用，则将count的值加1

6. 如果count不为0同时owner指向的不是当前线程的引用，则将线程放入等待队列waiters中

7. 如果CAS抢锁失败，则将线程放入等待队列waiters中

8. 当线程使用完锁后，会释放其持有的锁，释放锁时会将count的值减1，如果count值为0则将owner设为null

9. 如果count值不为0则会唤醒等待队列头部的线程进行抢锁

手动实现ReentrantLock代码示例：

public class MyReentrantLock implements Lock {
 // 标记重入次数的count值  private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
 // 锁的拥有者  private AtomicReference owner = new AtomicReference<>();
 // 等待队列  private LinkedBlockingDeque waiters = new LinkedBlockingDeque<>();
 @Override
 public boolean tryLock() {
   // 判断count是否为0，若count！=0，说明锁被占用    int ct = count.get();
   if (ct != 0) {
     // 判断锁是否被当前线程占用，若被当前线程占用，做重入操作，count+=1
     if (owner.get() == Thread.currentThread()) {
       count.set(ct + 1);
       return true;
     } else {
       // 若不是当前线程占用，互斥，抢锁失败，return false
       return false;
     }
   } else {
     // 若count=0， 说明锁未被占用，通过CAS（0，1） 来抢锁      if (count.compareAndSet(ct, ct + 1)) {
       // 若抢锁成功，设置owner为当前线程的引用        owner.set(Thread.currentThread());
       return true;
     } else {
       return false;
     }
   }
 }
 @Override
 public void lock() {
   // 尝试抢锁    if (!tryLock()) {
     // 如果失败，进入等待队列      waiters.offer(Thread.currentThread());
     // 自旋      for (; ; ) {
       // 判断是否是队列头部，如果是        Thread head = waiters.peek();
       if (head == Thread.currentThread()) {
         // 再次尝试抢锁          if (!tryLock()) {
           // 若抢锁失败，挂起线程，继续等待            LockSupport.park();
         } else {
           // 若成功，就出队列            waiters.poll();
           return;
         }
       } else {
         // 如果不是队列头部，就挂起线程          LockSupport.park();
       }
     }
   }
 }
 public boolean tryUnlock() {
   // 判断，是否是当前线程占有锁，若不是，抛异常    if (owner.get() != Thread.currentThread()) {
     throw new IllegalMonitorStateException();
   } else {
     // 如果是，就将count-1  若count变为0 ，则解锁成功      int ct = count.get();
     int nextc = ct - 1;
     count.set(nextc);
     // 判断count值是否为0
     if (nextc == 0) {
       owner.compareAndSet(Thread.currentThread(), null);
       return true;
     } else {
       return false;
     }
   }
 }
 @Override
 public void unlock() {
   // 尝试释放锁    if (tryUnlock()) {
     // 获取队列头部， 如果不为null则将其唤醒      Thread thread = waiters.peek();
     if (thread != null) {
       LockSupport.unpark(thread);
     }
   }
 }
 @Override
 public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
   return false;
 }
 @Override
 public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {}
 @Override
 public Condition newCondition() {
   return null;
 }
}

synchronized VS Lock

synchronized：
优点：

• 使用简单，语义清晰，哪里需要点哪里

• 由JVM提供，提供了多种优化方案（锁粗化，锁消除，偏向锁，轻量级锁）

• 锁的释放由虚拟机完成，不用人工干预，降低了死锁的可能性

  
  缺点：

  悲观的排他锁，无法实现锁的高级功能如公平锁，读写锁等

Lock：

优点：可以实现synchronized无法实现的锁的高级功能如公平锁，读写锁等，同时还可以实现更多的功能　
缺点：需手动释放锁unlock，使用不当容易造成死锁

结论: 两者都是可重入锁，synchronized可以类比为傻瓜相机，提供了固定的功能，而Lock可以类比为单方，可以根据需要调节所需的功能

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当前题目：怎么深入理解Java中的锁
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