锁

1. Java锁的种类

　　在笔者面试过程时，经常会被问到各种各样的锁，如乐观锁、读写锁等等，非常繁多，在此做一个总结。介绍的内容如下：

乐观锁/悲观锁
独享锁/共享锁
互斥锁/读写锁
可重入锁
公平锁/非公平锁
分段锁
偏向锁/轻量级锁/重量级锁
自旋锁

　　以上是一些锁的名词，这些分类并不是全是指锁的状态，有的指锁的特性，有的指锁的设计，下面总结的内容是对每个锁的名词进行一定的解释。

1.1 乐观锁/悲观锁

　　乐观锁与悲观锁并不是特指某两种类型的锁，是人们定义出来的概念或思想，主要是指看待并发同步的角度。

　　乐观锁：顾名思义，就是很乐观，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量，在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式CAS(Compare and Swap 比较并交换)实现的。

　　悲观锁：总是假设最坏的情况，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁。比如Java里面的同步原语synchronized关键字的实现就是悲观锁。

　　悲观锁适合写操作非常多的场景，乐观锁适合读操作非常多的场景，不加锁会带来大量的性能提升。

　　悲观锁在Java中的使用，就是利用各种锁。

　　乐观锁在Java中的使用，是无锁编程，常常采用的是CAS算法，典型的例子就是原子类，通过CAS自旋实现原子操作的更新。

1.1.1 乐观锁

　　乐观锁总是认为不存在并发问题，每次去取数据的时候，总认为不会有其他线程对数据进行修改，因此不会上锁。但是在更新时会判断其他线程在这之前有没有对数据进行修改，一般会使用“数据版本机制”或“CAS操作”来实现。

（1）数据版本机制

　　实现数据版本一般有两种，第一种是使用版本号，第二种是使用时间戳。以版本号方式为例。

　　版本号方式：一般是在数据表中加上一个数据版本号version字段，表示数据被修改的次数，当数据被修改时，version值会加一。当线程A要更新数据值时，在读取数据的同时也会读取version值，在提交更新时，若刚才读取到的version值为当前数据库中的version值相等时才更新，否则重试更新操作，直到更新成功。
核心SQL代码：

1 update table set xxx=#{xxx}, version=version+1 where id=#{id} and version=#{version};

（2） CAS操作

　　CAS（Compare and Swap 比较并交换），当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。

　　CAS操作中包含三个操作数——需要读写的内存位置(V)、进行比较的预期原值(A)和拟写入的新值(B)。如果内存位置V的值与预期原值A相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值B，否则处理器不做任何操作。

1.2 悲观锁

　　悲观锁认为对于同一个数据的并发操作，一定会发生修改的，哪怕没有修改，也会认为修改。因此对于同一份数据的并发操作，悲观锁采取加锁的形式。悲观的认为，不加锁并发操作一定会出问题。

　　在对任意记录进行修改前，先尝试为该记录加上排他锁（exclusive locking）。

　　如果加锁失败，说明该记录正在被修改，那么当前查询可能要等待或者抛出异常。具体响应方式由开发者根据实际需要决定。

　　如果成功加锁，那么就可以对记录做修改，事务完成后就会解锁了。

　　期间如果有其他对该记录做修改或加排他锁的操作，都会等待我们解锁或直接抛出异常。

1.2 独享锁/共享锁

　　独享锁是指该锁一次只能被一个线程所持有。

　　共享锁是指该锁可被多个线程所持有。

　　对于Java ReentrantLock而言，其是独享锁。但是对于Lock的另一个实现类ReadWriteLock，其读锁是共享锁，其写锁是独享锁。

　　读锁的共享锁可保证并发读是非常高效的，读写，写读，写写的过程是互斥的。

　　独享锁与共享锁也是通过AQS来实现的，通过实现不同的方法，来实现独享或者共享。

　　对于Synchronized而言，当然是独享锁。

1.3 互斥锁/读写锁

　　上面讲的独享锁/共享锁就是一种广义的说法，互斥锁/读写锁就是具体的实现。

　　互斥锁在Java中的具体实现就是ReentrantLock。

　　读写锁在Java中的具体实现就是ReadWriteLock。

1.4 可重入锁

　　可重入锁又名递归锁，是指在同一个线程在外层方法获取锁的时候，在进入内层方法会自动获取锁。说的有点抽象，下面会有一个代码的示例。

　　对于Java ReetrantLock而言，从名字就可以看出是一个重入锁，其名字是Re entrant Lock 重新进入锁。

　　对于Synchronized而言，也是一个可重入锁。可重入锁的一个好处是可一定程度避免死锁。

1 synchronized void setA() throws Exception{
2 　　Thread.sleep(1000);
3 　　setB();
4 }
5 
6 synchronized void setB() throws Exception{
7 　　Thread.sleep(1000);
8 }

　　上面的代码就是一个可重入锁的一个特点。如果不是可重入锁的话，setB可能不会被当前线程执行，可能造成死锁。

1.5 公平锁/非公平锁

　　公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。

　　非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序，有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁。有可能，会造成优先级反转或者饥饿现象。

　　对于Java ReetrantLock而言，通过构造函数指定该锁是否是公平锁，默认是非公平锁。非公平锁的优点在于吞吐量比公平锁大。

　　对于Synchronized而言，也是一种非公平锁。由于其并不像ReentrantLock是通过AQS的来实现线程调度，所以并没有任何办法使其变成公平锁。

1.6 分段锁

　　分段锁其实是一种锁的设计，并不是具体的一种锁，对于ConcurrentHashMap而言，其并发的实现就是通过分段锁的形式来实现高效的并发操作。

　　我们以ConcurrentHashMap来说一下分段锁的含义以及设计思想，ConcurrentHashMap中的分段锁称为Segment，它即类似于HashMap（JDK7和JDK8中HashMap的实现）的结构，即内部拥有一个Entry数组，数组中的每个元素又是一个链表；同时又是一个ReentrantLock（Segment继承了ReentrantLock）。

　　当需要put元素的时候，并不是对整个hashmap进行加锁，而是先通过hashcode来知道他要放在哪一个分段中，然后对这个分段进行加锁，所以当多线程put的时候，只要不是放在一个分段中，就实现了真正的并行的插入。

　　但是，在统计size的时候，可就是获取hashmap全局信息的时候，就需要获取所有的分段锁才能统计。

　　分段锁的设计目的是细化锁的粒度，当操作不需要更新整个数组的时候，就仅仅针对数组中的一项进行加锁操作。

1.7 偏向锁/轻量级锁/重量级锁

　　这三种锁是指锁的状态，并且是针对Synchronized。在Java 5通过引入锁升级的机制来实现高效Synchronized。这三种锁的状态是通过对象监视器在对象头中的字段来表明的。

　　偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁。降低获取锁的代价。

　　轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候，被另一个线程所访问，偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞，提高性能。

　　重量级锁是指当锁为轻量级锁的时候，另一个线程虽然是自旋，但自旋不会一直持续下去，当自旋一定次数的时候，还没有获取到锁，就会进入阻塞，该锁膨胀为重量级锁。重量级锁会让他申请的线程进入阻塞，性能降低。

1.8 自旋锁

　　在Java中，自旋锁是指尝试获取锁的线程不会立即阻塞，而是采用循环的方式去尝试获取锁，这样的好处是减少线程上下文切换的消耗，缺点是循环会消耗CPU。

2.锁的使用

2.1 预备知识

2.1.1 AQS

　　AbstractQueuedSynchronized 抽象队列式的同步器，AQS定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架，许多同步类实现都依赖于它，如常用的ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch…

　　AQS维护了一个volatile int state(代表共享资源)和一个FIFO线程等待队列（多线程争用资源被阻塞时会进入此队列）。

　　state的访问方式有三种：

1 getState()
2 setState()
3 compareAndSetState()

　　AQS定义两种资源共享方式：Exclusive（独占，只有一个线程能执行，如ReentrantLock）和Share（共享，多个线程可同时执行，如Semaphore/CountDownLatch）。

　　不同的自定义同步器争用共享资源的方式也不同。自定义同步器在实现时只需要实现共享资源state的获取与释放方式即可，至于具体线程等待队列的维护（如获取资源失败入队/唤醒出队等），AQS已经在顶层实现好了。自定义同步器实现时主要实现以下几种方法：

1 isHeldExclusively():该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去实现它。
2 tryAquire(int):独占方式。尝试获取资源，成功则返回true，失败则返回false。
3 tryRelease(int):独占方式。尝试释放资源，成功则返回true，失败则返回false。
4 tryAcquireShared(int):共享方式。尝试获取资源。负数表示失败；0表示成功，但没有剩余可用资源；正数表示成功，且有剩余资源。
5 tryReleaseShared(int):共享方式。尝试释放资源，如果释放后允许唤醒后续等待结点返回true，否则返回false。

　　以ReentrantLock为例，state初始化为0，表示未锁定状态。A线程lock()时，会调用tryAcquire()独占该锁并将state+1。此后，其他线程再tryAcquire()时就会失败，直到A线程unlock()到state=0（即释放锁）为止，其他线程才有机会获取该锁。当然，释放锁之前，A线程自己是可以重复获取此锁的（state会累加），这就是可重入的概念。但要注意，获取多少次就要释放多少次，这样才能保证state是能回到零态的。

　　再以CountDownLatch为例，任务分为N个子线程去执行，state为初始化为N（注意N要与线程个数一致）。这N个子线程是并行执行的，每个子线程执行完后countDown()一次，state会CAS减1。等到所有子线程都执行完后（即state=0），会unpark()主调用线程，然后主调用线程就会await()函数返回，继续后余动作。

　　一般来说，自定义同步器要么是独占方法，要么是共享方式，他们也只需实现tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared中的一种即可。但AQS也支持自定义同步器同时实现独占和共享两种方式，如ReentrantReadWriteLock。

2.1.2 CAS

　　CAS（Compare and Swap 比较并交换）是乐观锁技术，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其他线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。

　　CAS操作中包含三个操作数——需要读写的内存位置（V）、进行比较的预期原值（A）和拟写入的新值（B）。如果内存位置V的值与预期原值A相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值B，否则处理器不做任何操作。无论哪种情况，它都会在CAS指令之前返回该位置的值（在CAS的一些特殊情况下将仅返回CAS是否成功，而不提取当前值）。CAS有效地说明了“我认为位置V应该包含值A；如果包含该值，则将B放到这个位置；否则，不要更改该位置，只告诉我这个位置现在的值即可”。这其实和乐观锁的冲突检查+数据更新的原理是一样的。

JAVA对CAS的支持：

在JDK1.5中新增java.util.concurrent包就是建立在CAS之上的。相对于synchronized这种阻塞算法，CAS是非阻塞算法的一种常见实现。所以java.util.concurrent包中的AtomicInteger为例，看一下在不使用锁的情况下是如何保证线程安全的。主要理解getAndIncrement方法，该方法的作用相当于++i操作。

一 Lock接口
1.1 Lock接口简介

锁是用于通过多个线程控制对共享资源的访问的工具。通常，锁提供对共享资源的独占访问：一次只能有一个线程可以获取锁，并且对共享资源的所有访问都要求首先获取锁。但是，一些锁可能允许并发访问共享资源，如ReadWriteLock的读写锁。

在Lock接口出现之前，Java程序是靠synchronized关键字实现锁功能的。JDK1.5之后并发包中新增了Lock接口以及相关实现类来实现锁功能。

虽然synchronized方法和语句的范围机制使得使用监视器锁更容易编程，并且有助于避免涉及锁的许多常见编程错误，但是有时您需要以更灵活的方式处理锁。例如，用于遍历并发访问的数据结构的一些算法需要使用“手动”或“链锁定”：您获取节点A的锁定，然后获取节点B，然后释放A并获取C，然后释放B并获得D等。在这种场景中synchronized关键字就不那么容易实现了，使用Lock接口容易很多。

Lock接口的实现类：
ReentrantLock ， ReentrantReadWriteLock.ReadLock ， ReentrantReadWriteLock.WriteLock
1.2 Lock的简单使用

Lock lock=new ReentrantLock()；
lock.lock();
   try{
    }finally{
    lock.unlock();
    }
因为Lock是接口所以使用时要结合它的实现类，另外在finall语句块中释放锁的目的是保证获取到锁之后，最终能够被释放。

注意：最好不要把获取锁的过程写在try语句块中，因为如果在获取锁时发生了异常，异常抛出的同时也会导致锁无法被释放。
1.3 Lock接口的特性和常见方法

Lock接口提供的synchronized关键字不具备的主要特性：
特性    描述
尝试非阻塞地获取锁    当前线程尝试获取锁，如果这一时刻锁没有被其他线程获取到，则成功获取并持有锁
能被中断地获取锁    获取到锁的线程能够响应中断，当获取到锁的线程被中断时，中断异常将会被抛出，同时锁会被释放
超时获取锁    在指定的截止时间之前获取锁，超过截止时间后仍旧无法获取则返回

Lock接口基本的方法：
方法名称    描述
void lock()    获得锁。如果锁不可用，则当前线程将被禁用以进行线程调度，并处于休眠状态，直到获取锁。
void lockInterruptibly()    获取锁，如果可用并立即返回。如果锁不可用，那么当前线程将被禁用以进行线程调度，并且处于休眠状态，和lock()方法不同的是在锁的获取中可以中断当前线程（相应中断）。
Condition newCondition()    获取等待通知组件，该组件和当前的锁绑定，当前线程只有获得了锁，才能调用该组件的wait()方法，而调用后，当前线程将释放锁。
boolean tryLock()    只有在调用时才可以获得锁。如果可用，则获取锁定，并立即返回值为true；如果锁不可用，则此方法将立即返回值为false 。
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)    超时获取锁，当前线程在一下三种情况下会返回： 1. 当前线程在超时时间内获得了锁；2.当前线程在超时时间内被中断；3.超时时间结束，返回false.
void unlock()    释放锁。
二 Lock接口的实现类：ReentrantLock

ReentrantLock和synchronized关键字一样可以用来实现线程之间的同步互斥，但是在功能是比synchronized关键字更强大而且更灵活。

ReentrantLock类常见方法：

构造方法：
方法名称    描述
ReentrantLock()    创建一个 ReentrantLock的实例。
ReentrantLock(boolean fair)    创建一个特定锁类型（公平锁/非公平锁）的ReentrantLock的实例

ReentrantLock类常见方法(Lock接口已有方法这里没加上)：
方法名称    描述
int getHoldCount()    查询当前线程保持此锁定的个数，也就是调用lock()方法的次数。
protected Thread getOwner()    返回当前拥有此锁的线程，如果不拥有，则返回 null
protected Collection getQueuedThreads()    返回包含可能正在等待获取此锁的线程的集合
int getQueueLength()    返回等待获取此锁的线程数的估计。
protected Collection getWaitingThreads(Condition condition)    返回包含可能在与此锁相关联的给定条件下等待的线程的集合。
int getWaitQueueLength(Condition condition)    返回与此锁相关联的给定条件等待的线程数的估计。
boolean hasQueuedThread(Thread thread)    查询给定线程是否等待获取此锁。
boolean hasQueuedThreads()    查询是否有线程正在等待获取此锁。
boolean hasWaiters(Condition condition)    查询任何线程是否等待与此锁相关联的给定条件
boolean isFair()    如果此锁的公平设置为true，则返回 true 。
boolean isHeldByCurrentThread()    查询此锁是否由当前线程持有。
boolean isLocked()    查询此锁是否由任何线程持有。
2.1 第一个ReentrantLock程序

ReentrantLockTest.java

public class ReentrantLockTest {

    public static void main(String[] args) {

        MyService service = new MyService();

        MyThread a1 = new MyThread(service);
        MyThread a2 = new MyThread(service);
        MyThread a3 = new MyThread(service);
        MyThread a4 = new MyThread(service);
        MyThread a5 = new MyThread(service);

        a1.start();
        a2.start();
        a3.start();
        a4.start();
        a5.start();

    }

    static public class MyService {

        private Lock lock = new ReentrantLock();

        public void testMethod() {
            lock.lock();
            try {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    System.out.println("ThreadName=" + Thread.currentThread().getName() + (" " + (i + 1)));
                }
            } finally {
                lock.unlock();
            }

        }

    }

    static public class MyThread extends Thread {

        private MyService service;

        public MyThread(MyService service) {
            super();
            this.service = service;
        }

        @Override
        public void run() {
            service.testMethod();
        }
    }
}

运行结果：
运行结果
从运行结果可以看出，当一个线程运行完毕后才把锁释放，其他线程才能执行，其他线程的执行顺序是不确定的。
2.2 Condition接口简介

我们通过之前的学习知道了：synchronized关键字与wait()和notify/notifyAll()方法相结合可以实现等待/通知机制，ReentrantLock类当然也可以实现，但是需要借助于Condition接口与newCondition() 方法。Condition是JDK1.5之后才有的，它具有很好的灵活性，比如可以实现多路通知功能也就是在一个Lock对象中可以创建多个Condition实例（即对象监视器），线程对象可以注册在指定的Condition中，从而可以有选择性的进行线程通知，在调度线程上更加灵活。

在使用notify/notifyAll()方法进行通知时，被通知的线程是有JVM选择的，使用ReentrantLock类结合Condition实例可以实现“选择性通知”，这个功能非常重要，而且是Condition接口默认提供的。

而synchronized关键字就相当于整个Lock对象中只有一个Condition实例，所有的线程都注册在它一个身上。如果执行notifyAll()方法的话就会通知所有处于等待状态的线程这样会造成很大的效率问题，而Condition实例的signalAll()方法只会唤醒注册在该Condition实例中的所有等待线程

Condition接口的常见方法：
方法名称    描述
void await()    相当于Object类的wait方法
boolean await(long time, TimeUnit unit)    相当于Object类的wait(long timeout)方法
signal()    相当于Object类的notify方法
signalAll()    相当于Object类的notifyAll方法
2.3 使用Condition实现等待/通知机制

1. 使用单个Condition实例实现等待/通知机制：

UseSingleConditionWaitNotify.java

public class UseSingleConditionWaitNotify {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        MyService service = new MyService();

        ThreadA a = new ThreadA(service);
        a.start();

        Thread.sleep(3000);

        service.signal();

    }

    static public class MyService {

        private Lock lock = new ReentrantLock();
        public Condition condition = lock.newCondition();

        public void await() {
            lock.lock();
            try {
                System.out.println(" await时间为" + System.currentTimeMillis());
                condition.await();
                System.out.println("这是condition.await()方法之后的语句，condition.signal()方法之后我才被执行");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        public void signal() throws InterruptedException {
            lock.lock();
            try {
                System.out.println("signal时间为" + System.currentTimeMillis());
                condition.signal();
                Thread.sleep(3000);
                System.out.println("这是condition.signal()方法之后的语句");
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }

    static public class ThreadA extends Thread {

        private MyService service;

        public ThreadA(MyService service) {
            super();
            this.service = service;
        }

        @Override
        public void run() {
            service.await();
        }
    }
}
运行结果：
运行结果
在使用wait/notify实现等待通知机制的时候我们知道必须执行完notify()方法所在的synchronized代码块后才释放锁。在这里也差不多，必须执行完signal所在的try语句块之后才释放锁，condition.await()后的语句才能被执行。

注意：必须在condition.await()方法调用之前调用lock.lock()代码获得同步监视器，不然会报错。

2. 使用多个Condition实例实现等待/通知机制：

UseMoreConditionWaitNotify.java

public class UseMoreConditionWaitNotify {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        MyserviceMoreCondition service = new MyserviceMoreCondition();

        ThreadA a = new ThreadA(service);
        a.setName("A");
        a.start();

        ThreadB b = new ThreadB(service);
        b.setName("B");
        b.start();

        Thread.sleep(3000);

        service.signalAll_A();

    }
    static public class ThreadA extends Thread {

        private MyserviceMoreCondition service;

        public ThreadA(MyserviceMoreCondition service) {
            super();
            this.service = service;
        }

        @Override
        public void run() {
            service.awaitA();
        }
    }
    static public class ThreadB extends Thread {

        private MyserviceMoreCondition service;

        public ThreadB(MyserviceMoreCondition service) {
            super();
            this.service = service;
        }

        @Override
        public void run() {
            service.awaitB();
        }
    }

}

MyserviceMoreCondition.java

public class MyserviceMoreCondition {

    private Lock lock = new ReentrantLock();
    public Condition conditionA = lock.newCondition();
    public Condition conditionB = lock.newCondition();

    public void awaitA() {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println("begin awaitA时间为" + System.currentTimeMillis()
                    + " ThreadName=" + Thread.currentThread().getName());
            conditionA.await();
            System.out.println(" end awaitA时间为" + System.currentTimeMillis()
                    + " ThreadName=" + Thread.currentThread().getName());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void awaitB() {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println("begin awaitB时间为" + System.currentTimeMillis()
                    + " ThreadName=" + Thread.currentThread().getName());
            conditionB.await();
            System.out.println(" end awaitB时间为" + System.currentTimeMillis()
                    + " ThreadName=" + Thread.currentThread().getName());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void signalAll_A() {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(" signalAll_A时间为" + System.currentTimeMillis()
                    + " ThreadName=" + Thread.currentThread().getName());
            conditionA.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void signalAll_B() {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(" signalAll_B时间为" + System.currentTimeMillis()
                    + " ThreadName=" + Thread.currentThread().getName());
            conditionB.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

运行结果：
运行结果：
只有A线程被唤醒了。

3. 使用Condition实现顺序执行

ConditionSeqExec.java

public class ConditionSeqExec {

    volatile private static int nextPrintWho = 1;
    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    final private static Condition conditionA = lock.newCondition();
    final private static Condition conditionB = lock.newCondition();
    final private static Condition conditionC = lock.newCondition();

    public static void main(String[] args) {

        Thread threadA = new Thread() {
            public void run() {
                try {
                    lock.lock();
                    while (nextPrintWho != 1) {
                        conditionA.await();
                    }
                    for (int i = 0; i < 3; i++) {
                        System.out.println("ThreadA " + (i + 1));
                    }
                    nextPrintWho = 2;
                    //通知conditionB实例的线程运行
                    conditionB.signalAll();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        };

        Thread threadB = new Thread() {
            public void run() {
                try {
                    lock.lock();
                    while (nextPrintWho != 2) {
                        conditionB.await();
                    }
                    for (int i = 0; i < 3; i++) {
                        System.out.println("ThreadB " + (i + 1));
                    }
                    nextPrintWho = 3;
                    //通知conditionC实例的线程运行
                    conditionC.signalAll();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        };

        Thread threadC = new Thread() {
            public void run() {
                try {
                    lock.lock();
                    while (nextPrintWho != 3) {
                        conditionC.await();
                    }
                    for (int i = 0; i < 3; i++) {
                        System.out.println("ThreadC " + (i + 1));
                    }
                    nextPrintWho = 1;
                    //通知conditionA实例的线程运行
                    conditionA.signalAll();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        };
        Thread[] aArray = new Thread[5];
        Thread[] bArray = new Thread[5];
        Thread[] cArray = new Thread[5];

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            aArray[i] = new Thread(threadA);
            bArray[i] = new Thread(threadB);
            cArray[i] = new Thread(threadC);

            aArray[i].start();
            bArray[i].start();
            cArray[i].start();
        }

    }
}

运行结果：
Condition实现顺序执行运行结果
通过代码很好理解，说简单就是在一个线程运行完之后通过condition.signal()/condition.signalAll()方法通知下一个特定的运行运行，就这样循环往复即可。

注意：默认情况下ReentranLock类使用的是非公平锁
2.4 公平锁与非公平锁

Lock锁分为：公平锁和非公平锁。公平锁表示线程获取锁的顺序是按照线程加锁的顺序来分配的，即先来先得的FIFO先进先出顺序。而非公平锁就是一种获取锁的抢占机制，是随机获取锁的，和公平锁不一样的就是先来的不一定先的到锁，这样可能造成某些线程一直拿不到锁，结果也就是不公平的了。

FairorNofairLock.java

public class FairorNofairLock {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final Service service = new Service(true);//true为公平锁，false为非公平锁

        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("★线程" + Thread.currentThread().getName()
                        + "运行了");
                service.serviceMethod();
            }
        };

        Thread[] threadArray = new Thread[10];
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            threadArray[i] = new Thread(runnable);
        }
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            threadArray[i].start();
        }

    }
    static public class Service {

        private ReentrantLock lock;

        public Service(boolean isFair) {
            super();
            lock = new ReentrantLock(isFair);
        }

        public void serviceMethod() {
            lock.lock();
            try {
                System.out.println("ThreadName=" + Thread.currentThread().getName()
                        + "获得锁定");
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }

    }
}

运行结果：
公平锁运行结果
公平锁的运行结果是有序的。

把Service的参数修改为false则为非公平锁

final Service service = new Service(false);//true为公平锁，false为非公平锁

非公平锁运行结果
非公平锁的运行结果是无序的。
三 ReadWriteLock接口的实现类：ReentrantReadWriteLock
3.1 简介

我们刚刚接触到的ReentrantLock（排他锁）具有完全互斥排他的效果，即同一时刻只允许一个线程访问，这样做虽然虽然保证了实例变量的线程安全性，但效率非常低下。ReadWriteLock接口的实现类-ReentrantReadWriteLock读写锁就是为了解决这个问题。

读写锁维护了两个锁，一个是读操作相关的锁也成为共享锁，一个是写操作相关的锁也称为排他锁。通过分离读锁和写锁，其并发性比一般排他锁有了很大提升。

多个读锁之间不互斥，读锁与写锁互斥，写锁与写锁互斥（只要出现写操作的过程就是互斥的。）。在没有线程Thread进行写入操作时，进行读取操作的多个Thread都可以获取读锁，而进行写入操作的Thread只有在获取写锁后才能进行写入操作。即多个Thread可以同时进行读取操作，但是同一时刻只允许一个Thread进行写入操作。
3.2 ReentrantReadWriteLock的特性与常见方法

ReentrantReadWriteLock的特性：
特性    说明
公平性选择    支持非公平（默认）和公平的锁获取方式，吞吐量上来看还是非公平优于公平
重进入    该锁支持重进入，以读写线程为例：读线程在获取了读锁之后，能够再次获取读锁。而写线程在获取了写锁之后能够再次获取写锁也能够同时获取读锁
锁降级    遵循获取写锁、获取读锁再释放写锁的次序，写锁能够降级称为读锁

ReentrantReadWriteLock常见方法：
构造方法
方法名称    描述
ReentrantReadWriteLock()    创建一个 ReentrantReadWriteLock()的实例
ReentrantReadWriteLock(boolean fair)    创建一个特定锁类型（公平锁/非公平锁）的ReentrantReadWriteLock的实例

常见方法：
和ReentrantLock类类似这里就不列举了。
3.3 ReentrantReadWriteLock的使用

1. 读读共享

两个线程同时运行read方法，你会发现两个线程可以同时或者说是几乎同时运行lock()方法后面的代码，输出的两句话显示的时间一样。这样提高了程序的运行效率。

    private ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    public void read() {
        try {
            try {
                lock.readLock().lock();
                System.out.println("获得读锁" + Thread.currentThread().getName()
                        + " " + System.currentTimeMillis());
                Thread.sleep(10000);
            } finally {
                lock.readLock().unlock();
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }

2. 写写互斥

把上面的代码的

lock.readLock().lock();

    1

改为：

lock.writeLock().lock();

    1

两个线程同时运行read方法，你会发现同一时间只允许一个线程执行lock()方法后面的代码

3. 读写互斥

    private ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    public void read() {
        try {
            try {
                lock.readLock().lock();
                System.out.println("获得读锁" + Thread.currentThread().getName()
                        + " " + System.currentTimeMillis());
                Thread.sleep(10000);
            } finally {
                lock.readLock().unlock();
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void write() {
        try {
            try {
                lock.writeLock().lock();
                System.out.println("获得写锁" + Thread.currentThread().getName()
                        + " " + System.currentTimeMillis());
                Thread.sleep(10000);
            } finally {
                lock.writeLock().unlock();
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

测试代码：

        Service service = new Service();

        ThreadA a = new ThreadA(service);
        a.setName("A");
        a.start();

        Thread.sleep(1000);

        ThreadB b = new ThreadB(service);
        b.setName("B");
        b.start();

运行两个使用同一个Service对象实例的线程a,b，线程a执行上面的read方法，线程b执行上面的write方法。你会发现同一时间只允许一个线程执行lock()方法后面的代码。记住：只要出现写操作的过程就是互斥的。
————————————————
版权声明：本文为CSDN博主「SnailClimb在csdn」的原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_34337272/article/details/79714196

posted @ 2018-05-01 09:44 MrLiJavaEngineer 阅读(117) 评论(0) 编辑收藏举报

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