JUC包下的锁

五、JUC中的锁

在前面学习了Synchronized锁，回顾synchronized：

可重入锁。
锁升级：无锁态 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁。
非公平锁

公平锁和非公平锁：

当程序加锁时，肯定会有多个线程竞争这把锁，当一个线程获得锁后，那么就会有一个等待队列维护这些等待线程。

公平锁：线程遵循达到的先后顺序，先来的优先获取锁，后来的后获取锁。这样的话，内部就要维护一个有序队列

非公平锁：线程到达后直接参与竞争，如果得到锁直接执行，没有得到锁的话，就进入等待队列。
系统管理

因为synchronized的原语是 monitorenter,获取锁和释放锁都是jvm通过加监控和退出监控实现的。

看下面这个题：

一个线程打印ABCDEFG，另一个线程打印abcdefg，控制两个线程交替打印AaBbCcDdEeFfGg。

首先来看使用Synchronized实现：

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author 赵帅
 * @date 2021/1/13
 */
public class SynchronizedPrint {

    private final Object lock = new Object();

    public void fun1() {
        String str = "ABCDEFG";
        char[] chars = str.toCharArray();
        synchronized (lock) {
            for (char aChar : chars) {
                System.out.print(aChar);
                try {
                    lock.notify();
                    lock.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            lock.notify();
        }
    }

    public void fun2() {
        String str = "abcdefg";
        char[] chars = str.toCharArray();
        synchronized (lock) {
            for (char aChar : chars) {
                System.out.print(aChar);
                try {
                    lock.notify();
                    lock.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            lock.notify();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SynchronizedPrint print = new SynchronizedPrint();
        new Thread(print::fun1).start();
        new Thread(print::fun2).start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println("\n");
    }
}

ReentrantLock

ReentrantLock是JUC包下的基于CAS实现的锁，因此是一个轻量级锁。查看ReentrantLock的构造方法可以发现ReentrantLock默认为非公平锁。

    public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }

    public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

ReentrantLock通过构造方法参数可以选择是公平锁或非公平锁，默认是非公平锁。

    /** 创建公平锁 */
    private final ReentrantLock fairLock = new ReentrantLock(true);
    /** 创建非公平锁 */
    private final ReentrantLock nonfairLock = new ReentrantLock();

ReentrantLock的使用

ReentrantLock在使用时需要手动的获取锁和释放锁：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @author 赵帅
 * @date 2021/1/13
 */
public class ReentrantLockDemo {

    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    
    public void fun1() {
        lock.lock();
        try {
            // do something
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

ReentrantLock需要通过lock.lock()方法获取锁，通过lock.unlock()方法释放锁。而且为了保证锁一定能狗被释放，避免死锁的发生，一般获取锁的操作紧挨着try而且finally的第一行必须为释放锁操作。

ReentrantLock是可重入锁。

因为ReentrantLock是手动获取锁因此当锁重入时，每获取一次锁就要释放一次锁。

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @author 赵帅
 * @date 2021/1/14
 */
public class ReentrantLockDemo1 {

    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    
    public void fun1() {

        lock.lock();
        try {
            // 锁重入
            lock.lock();
            try {
                // do something
                System.out.println("do something");
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

上面代码获取了两次锁，所以就需要手动的释放两次锁。

ReentrantLock的方法：

常用的方法有：

lock(): 获取锁
unlock()：释放锁
tryLock()：尝试获取锁并立即返回获取锁结果true/false
tryLock(long timeout,Timeunit unit): 延迟获取锁，在指定时间内不断尝试获取锁，如果在超时前获取到锁，则返回true，超时未获取到锁则返回 false。会响应中断方法。
lockInterruptibly(): 获取响应中断的锁。
isHeldByCurrentThread: 当前线程是否获取锁。
newCondition()获取一个条件等待对象。

上述方法的实际使用如下：

import org.junit.Test;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @author 赵帅
 * @date 2021/1/13
 */
public class ReentrantLockTest {

    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Test
    public void fun1() {
        System.out.println("lock与unlock");
        lock.lock();
        try {
            System.out.println("获取锁");
        } finally{
            lock.unlock();
        }
    }

    @Test
    public void fun2() throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            try {
                lock.lockInterruptibly();
                System.out.println("获取到可响应线程中断方法的锁");
                // 模拟业务耗时
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("线程被中断");
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }, "thread-1");
        thread.start();
        // 等待线程thread-1启动
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200);
        // 中断thread-1线程，此时线程thread-1会抛出InterruptedException异常
        System.out.println("中断thread-1");
        thread.interrupt();
    }

    public void run3() {
        if (lock.tryLock()) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到锁");
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        } else {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "未获取到锁");
        }
    }

    @Test
    public void fun3() {
        Thread thread1 = new Thread(this::run3, "thread-1");
        Thread thread2 = new Thread(this::run3, "thread-2");
        thread1.start();
        thread2.start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void run4() {
        try {
            if (lock.tryLock(3L, TimeUnit.SECONDS)) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁");
                TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
            } else {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "未获取锁");
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            // 如果获取锁成功需要释放锁
            if (lock.isHeldByCurrentThread()) {
                lock.unlock();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放锁");
            }
        }
    }

    @Test
    public void fun4() throws InterruptedException {
        Thread thread1 = new Thread(this::run4, "thread-1");
        Thread thread2 = new Thread(this::run4, "thread-2");
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread1.join();
        thread2.join();
    }
}

ReentrantLock和synchronized的区别：

比较项	ReentrantLock	synchronized
可重入	支持	支持
响应中断	同时支持响应中断`lock.lockInterruptibly()`,不响应中断 `lock.lock()`	不支持响应中断
可控性	手动控制加解锁	系统控制加解锁，人力不可控
尝试获取锁	`tryLock()`，立即响应结果	不支持
延迟获取锁	`tryLock(timeout,timeunit)`延迟超时获取锁	不支持
公平锁	支持公平锁和非公平锁	非公平锁

ReentrantLock如果使用不当，没有释放锁，就会造成死锁，而synchronized是由系统管理加锁和释放锁。

Condition

在学习synchronized时我们知道，一个锁会对应一个等待队列，可以通过wait()和notify(),notifyAll()方法来控制线程等待和唤醒。ReentrantLock同样也支持等待和唤醒，不过ReentrantLock可以通过newCondition()来开启多个等待队列，也就是说ReentrantLock一把锁可以绑定多个等待队列。

condition方法

await(): 等待状态，进入等待队列，等待唤醒，与Object的wait()方法功能相同。
await(long timeout,TimeUnit unit): 进入有时间的等待状态，被唤醒或等待超时自动唤醒，与Object的wait(long timeout,TimeUnit unit)功能相同。
signal(): 唤醒一个等待队列的线程，与notify()功能相同。
singlaAll(): 唤醒等待队列中的所有线程，与notifyAll()功能相同。
awaitUntil(Date deadline): 进入等待状态，到达指定时间后自动唤醒。
awaitUninterruptibly(): 进入不响应线程中断方法的等待状态。
awaitNanos(long timeout): 进入纳秒级等待状态，xx纳秒后自动唤醒

使用Condition

import org.junit.Test;

import java.time.LocalDateTime;
import java.time.ZoneId;
import java.time.ZoneOffset;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @author 赵帅
 * @date 2021/1/14
 */
public class ConditionTest {

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

    public void run1() {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁");
            // 进入等待状态，响应中断，等待唤醒
            condition.await();
            // 进入有超时时间的等待状态，等待结束自动唤醒
            condition.await(1L, TimeUnit.MICROSECONDS);
            // 进入纳秒级等待状态，超时自动唤醒
            condition.awaitNanos(100L);
            // 进入不响应中断的等待状态，无法通过 thread.interrupt() 中断线程
            condition.awaitUninterruptibly();
            // 进入等待状态，指定结束等待的时间，到达时间后自动唤醒
            condition.awaitUntil(Date.from(LocalDateTime.of(2021, 1, 14, 11, 45)
                    .atZone(ZoneId.systemDefault()).toInstant()));

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放锁");
        }
    }

    public void run2() {
        lock.lock();
        try {
            condition.signal();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁");
        } finally {
            lock.unlock();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放锁");
        }
    }

    @Test
    public void fun1() throws InterruptedException {
        Thread thread1 = new Thread(this::run1, "thread-1");
        Thread thread2 = new Thread(this::run2, "thread-2");
        Thread thread3 = new Thread(this::run2, "thread-3");

        thread1.start();
        thread2.start();
        // 等待线程1进入 lock.awaitUninterruptibly()
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2L);
        thread3.start();

        thread1.join();
        thread2.join();
        thread3.join();

    }
}

Object监视器和Condition的区别

对比项	Object监视器	condition
前置条件	`synchronized(obj)`获取锁	`lock.lock()`获取锁，`lock.newCondition()`获取Condition对象
调用方式	`obj.wait()`	`condition.await()`
等待队列个数	1个	多个
当前线程释放锁进入等待状态	支持	支持
当前线程释放锁进入超时等待状态	支持	支持
当前线程释放锁进入等待状态不响应中断	不支持	支持
当前线程释放锁进入等待状态到将来某个时间	不支持	支持
唤醒等待队列中的一个线程	支持	支持
唤醒等待队列中的所有线程	支持	支持

使用Condition实现阻塞队列BlockingQueue

import com.sun.org.apache.bcel.internal.generic.NEW;

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @author 赵帅
 * @date 2021/1/14
 */
public class BlockingQueue<T> {

    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private final LinkedList<T> list = new LinkedList<>();
    private final Condition notEmpty = lock.newCondition();
    private final Condition notFull = lock.newCondition();
    private final int size;

    public BlockingQueue(int size) {
        this.size = size;
    }

    /**
     * 入队，如果队列不为空则阻塞。
     */
    public void enqueue(T t) {
        lock.lock();
        try {
            while (list.size() == size) {
                notFull.await();
            }
            System.out.println("入队：" + t);
            list.add(t);
            notEmpty.signalAll();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public T dequeue() {
        lock.lock();
        try {
            while (list.size() == 0) {
                notEmpty.await();
            }
            T t = list.removeFirst();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":出队:" + t);
            notFull.signalAll();
            return t;
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
        return null;
    }


    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue<String> queue = new BlockingQueue<>(5);
        // 生产者
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                queue.enqueue("str" + i);
            }
        }, "produce-1").start();

        // 消费者
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 10; j++) {
                    queue.dequeue();
                }
            }, "consumer-" + i).start();
        }
    }
}

使用ReentrantLock来实现输出AbBb...这道题：

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

/**
 * @author 赵帅
 * @date 2021/1/16
 */
public class ReentrantLockPrint {

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

    public void print(char[] array) {
        lock.lock();
        try {
            for (char c : array) {
                System.out.println(c);
                condition.signal();
                condition.await();
            }
            condition.signal();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        char[] array1 = "ABCDEFG".toCharArray();
        char[] array2 = "abcdefg".toCharArray();

        ReentrantLockPrint demo = new ReentrantLockPrint();
        new Thread(() -> demo.print(array1)).start();
        new Thread(() -> demo.print(array2)).start();

        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
    }
}

CountDownLatch

countDownLatch，也叫门栓。使用来等待线程执行完毕的锁。方法如下：

countDownLatch在创建时需要指定一个count值，表示需要等待完成的线程数。

await(): 使当前线程进入等待状态
await(long timeout,TimeUnit unit): 使当前线程进入超时等待状态，超时自动唤醒线程。
countDown()：使count值减1，当count的值为0时，唤醒等待状态的线程。
getCount: 获取当前的count值。

使用如下：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author 赵帅
 * @date 2020/8/5
 */
public class CountDownLatchDemo {

    private static final CountDownLatch lock = new CountDownLatch(5);

    private static void fun1() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":到达");
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":放行");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.countDown();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(CountDownLatchDemo::fun1, "t" + i).start();
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        }
        lock.await();
        System.out.println("111");
    }
}

可以看到，countDownLatch在初始化的时候，必须指定一个大小，这个大小可以理解为加了几道门拴。然后，当一个线程调用await()方法后，那么当前线程就会等待。我们初始化countDownLatch(count)时，指定了一个count，只有当这个count等于0的时候，等待才会结束，否则就会一直等待。每调用一次countDown()方法，那么count值就减1。

上面的代码我们创建了一个初始化大小为5的countDownLatch，可以为创建了一个门拴，上面有5道锁。然后在main方法中又创建了5个线程，main方法调用了await()方法等待count变成0。然后创建的5个线程，每个线程都会在执行结束时，调用countDown()来将当前的门栓减去1，当所有的线程执行结束，count值变为0。那么main方法就可以继续执行了。

CountDownLatch主要就是用来等待线程执行结束的。在之前我们都是使用thread.join()方法来将线程加入当前线程来保证线程运行结束，但是这种写法会非常麻烦，如果线程多我们就要写好多遍join。countDownLatch的作用与join方法相同。

可以理解为：打仗时，有很多个战斗小队，这些战斗小队就是一个个的线程。然后路上遭路雷区，拦住了所有的队伍(调用了await()方法的线程)。这些队伍就停下来，进入等待的状态了。然后就要派人去排雷，每排掉一颗雷。雷的总数就减1。这样当地雷全部排完，队伍才可以继续往下执行。地雷排完之前，队伍都是处于原地等待状态。

CyclicBarrier

CyclicBarrier也叫栅栏。与CountDownLatch很相似，都是使线程在这里等待，创建时都需要指定一个int参数parties，表示这个栅栏要拦的线程总数。方法如下：

await(): 进入等待状态，并将线程数count加1，当count==parties时，唤醒所有的等待线程。
await(long timeout,TimeUnit unit): 进入超时等待状态，超时自动唤醒。
getParties(): 获取这个栅栏的大小,即初始化时指定的大小。
getNumberWaiting(): 获取目前处于等待状态的线程数。
reset(): 重置栅栏，将唤醒所有等待状态的线程。后面来的线程将重新开始计数。

CyclicBarrier的用法如下：

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author 赵帅
 * @date 2020/8/6
 */
public class CyclicBarrierDemo {

    private static final CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5);

    public static void fun1() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":线程到达");
        try {
            barrier.await();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":释放锁");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(CyclicBarrierDemo::fun1, "t" + i).start();
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        }
    }
}

CyclicBarrier还可以在创建时指定最后一个线程达到时执行某个方法：

		private static final CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5,()->{
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":最后到达");
    });

来看看CyclicBarrier的使用。首先我们创建时也需要指定一个线程数大小，然后还可以指定一个调用函数。创建成功后内部会有一个数维护当前等待的线程数。初始为0，在使用时通过await()方法进入等待时，就将这个数+1，当进入等待状态的线程数与CyclicBarrier指定的线程数相等时就唤醒所有等待的线程，并将等待的线程数清0，开始新一轮的拦截。

通俗理解就是：打仗时需要撤退，不能乱撤，得听命令，然后就有一个栅栏拦着，所有撤退的人都得等待栅栏打开你才能出。而且撤退都是分批的。不能说一群人一块冲出去，因此就编队。我这个栅栏一次只能出去五个人，人要走前先得来栅栏前面占着位置等着。等凑够5个人了，我就打开你们出去，我等下一批五个人。当创建时指定一个构造方法时，这个构造方法只有最后一个线程到达后会执行，可以理解为：我这个栅栏有一个开关控制，最后一个人过来时，你得先来我这打开开关你才能走。

CyclicBarrier与CountDownLatch的区别

CyclicBarrier是可以重复使用的，当线程数满了后会自动清0。countDownLatch是一次性的，当数减为0后，就失效了。
CyclicBarrier可以指定最后一个线程到达时执行一个方法。

当调用线程中断时会

Semaphore

Semaphore又叫信号量，使用方式如下：

import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author 赵帅
 * @date 2020/8/6
 */
public class SemaPhoreDemo {

    private static final Semaphore semaphore = new Semaphore(5);

    public static void fun1() {

        try {
            semaphore.acquire();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":获取令牌");
            TimeUnit.SECONDS.sleep(8);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            semaphore.release();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":释放令牌");
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(SemaPhoreDemo::fun1, "t" + i).start();
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        }
    }
}

Samephore理解起来就好像一个房子，门口有保安，一个人想要进去，需要拿一个令牌，领牌的数量是有限的，令牌发完后，后来的人要在门口等着，等里面的人出来会归还领牌，这时等着的人就可以拿领牌进去了。

因此，samephore比较适合拿来做限流。

Phaser

phaser翻译过来是阶段，它维护程序执行的一个阶段一个阶段的。

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Phaser;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author 赵帅
 * @date 2021/1/16
 */
public class PhaserDemo {

    private static Phaser phaser = new SimplePhaser();

    private static class SimplePhaser extends Phaser {
        @Override
        protected boolean onAdvance(int phase, int registeredParties) {
            System.out.println("===============阶段" + phase + "总人数" + registeredParties);
            switch (phase) {
                case 0:
                    return false;
                case 1:
                    return false;
                case 2:
                    return false;
                case 3:
                    return true;
                default:
                    return true;
            }
        }
    }

    private static class Person implements Runnable {

        private final Random random = new Random();

        private String name;

        public Person(String name) {
            this.name = name;
        }

        private void sleepRandom() {
            try {
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(random.nextInt(100));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        private void arrive() {
            sleepRandom();
            System.out.println(name + "到达");
            phaser.arriveAndAwaitAdvance();
        }

        private void marry() {
            sleepRandom();
            System.out.println(name + "开始结婚");
            phaser.arriveAndAwaitAdvance();
        }

        private void eat() {
            sleepRandom();
            System.out.println(name + "开始吃饭");
            phaser.arriveAndAwaitAdvance();
        }

        private void leave() {
            sleepRandom();
            if ("新郎".equals(name) || "新娘".equals(name)) {
                phaser.arriveAndAwaitAdvance();
            } else {
                System.out.println(name + "吃完饭走");
                phaser.arriveAndDeregister();
            }
        }

        @Override
        public void run() {
            arrive();

            marry();

            eat();

            leave();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        phaser.bulkRegister(7);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(new Person("路人" + i)).start();
        }

        new Thread(new Person("新郎")).start();
        new Thread(new Person("新娘")).start();
    }
}

ReadWriteLock

readwritelock，读写锁，可以拆分为读锁和写锁，读锁时共享锁，写锁时排他锁。用法如下：

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

/**
 * @author 赵帅
 * @date 2020/8/6
 */
public class ReadWriteLockDemo {

    public static final ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
    private static final Lock readLock = readWriteLock.readLock();
    private static final Lock writeLock = readWriteLock.writeLock();

    /**
     * 读锁
     */
    public static void fun1() {
        readLock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":获取读锁");
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            readLock.unlock();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":释放读锁");
        }
    }

    public static void fun2() {
        writeLock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":获取写锁");
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            writeLock.unlock();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":释放写锁");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

            new Thread(ReadWriteLockDemo::fun1, "t").start();
            new Thread(ReadWriteLockDemo::fun1, "t1").start();
            new Thread(ReadWriteLockDemo::fun1, "t2").start();
            new Thread(ReadWriteLockDemo::fun2, "t3").start();
            new Thread(ReadWriteLockDemo::fun2, "t4").start();

    }
}

LockSupport

前面的锁都需要在锁内部等待或唤醒，lockSupport支持在锁的外部唤醒指定的锁。相比之下更加灵活，用法如下：

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

/**
 * @author 赵帅
 * @date 2020/8/6
 */
public class LockSupportDemo {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println(i);
                if (i == 5) {
                    LockSupport.park();
                }

                if (i == 8) {
                    LockSupport.park();
                }

                try {
                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        thread.start();
        LockSupport.unpark(thread);
        LockSupport.unpark(thread);
    }
}

LockSupport可以在调用park()方法前先调用unpark()。LockSupport底层使用的是Unsafe类。

每一个线程都有一个许可(permit),permit的值只有0和1。默认为0。

当调用unpark(thread)方法时，会将线程的permit值设置为1，多次调用unpark方法，permit的值还是1。

当调用park()方法时：

如果当前线程的permit的值为1。那么就会将值变为0并立即返回。

如果当前线程的permit的值为0，那么当前线程就会被阻塞，并等待其他线程调用unpark(thread)将线程的值设为1，当前线程将被唤醒。然后会将permit的值设为0，并返回。

AQS

AQS全称为AbstractQueuedSynchronizer, ReentrantLock，CountDownLatch等都是通过AQS实现的。

AQS的核心是state属性，很多实现都是通过操作这个属性来实现的。而且AQS内部的方法都是操作unsafe的CAS操作实现的，因此说AQS的实现都是自旋锁。

ReentrantLock的实现：

ReentrantLock内部分为公平锁fairSync和非公平锁NonfairSync,这两个类都继承自Sync,而sync继承AQS, 当调用lock.lock()获取锁时，查看lock()方法的源码：

				final void lock() {
            if (compareAndSetState(0, 1))
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            else
                acquire(1);
        }

当调用lock方法时，首先会尝试修改state属性的值，从0改成1。如果失败的话，那么就调用acquire方法。acquire方法内部调用了tryAcquire(arg)方法，最终调用NonSync的nonfairTryAcquire(arg)方法，然后内部判断，如果当前的state值是0，那么就尝试将state的值设为1，如果设置1成功，则说明获取到锁，返回true，如果state的值不是0，但是加锁的线程是当前线程，也就是进入可重入锁了，那么就将state的值加1。

释放锁是，没释放一次就将state的值减1，最终保证state的值是0，那么这把锁就可以被其他线程使用了。

CountDownLatch的实现：

    public CountDownLatch(int count) {
        if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
        this.sync = new Sync(count);
    }
        Sync(int count) {
            setState(count);
        }

    public void countDown() {
        sync.releaseShared(1);
    }

CountDownLatch在创建时就讲AQS的state的值设置为count值，然后每次调用countDown方法就将state的值减1，知道state的值变为0.

posted @ 2021-01-16 23:30 Zs夏至阅读(215) 评论(1) 编辑收藏举报

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