juc学习五（公平锁、递归锁、自旋锁、独占锁）

公平和非公平锁

公平锁：是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁，类似排队，先来后到。

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在高并发的情况下，有可能会造成优先级反转或者饥饿现象。

 两者区别：

并发包中ReentrantLock的创建可以指定构造函数的boolean类型来得到公平或者非公平锁，默认是非公平锁。

公平锁：就是很公平，在并发环境中，每个线程在获取锁时会先查看此锁维护的等待队列，如果为空，或者当前线程是等待队列的第一个，就占有锁。否则就会加入到等待队列中，以后会按照FIFO的规则从队列中取到自己。

非公平锁：非公平锁比较粗鲁，上来就直接尝试占有锁，如果尝试失败，就再采用类似公平锁那种方式。

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。

可重入锁（递归锁）

可重入锁也叫递归锁，指的是同一线程外层函数获得锁之后，内层递归函数仍然能获取该锁的代码。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。

也即是说，线程可以进入任何一个它已经拥有的锁所同步着的代码块。

ReentrantLock/Synchronized就是一个典型的可重入锁

Synchronized示例

public class SynchronizedDemo {

    public static void main(String[] args) {
        Phone phone=new Phone();
        for(int i=1;i<=5;i++){
            new Thread(()->{
                phone.sendSMS();
            },"thread"+i).start();
        }
    }
}

class Phone{

    public synchronized void sendSMS(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t ---sendSMS");
        //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
        sendEmail();
    }

    public synchronized void sendEmail(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t ---sendEmail");
    }
}

　　

 ReentrantLock示例：

public class ReentrantLockDemo {

    public static void main(String[] args) {
        Phone1 phone1=new Phone1();

        Thread thread1=new Thread(phone1);
        Thread thread2=new Thread(phone1);
        Thread thread3=new Thread(phone1);

        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();
    }
}

class Phone1 implements Runnable{
    private Lock lock=new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        sendSMS();
    }

    public  void sendSMS(){
        lock.lock();
        try{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t ---sendSMS");
            //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
            sendEmail();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public  void sendEmail(){
        lock.lock();
        try{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t ---sendEmail");
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

　　

 可重入锁最大的作用就是避免死锁

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。

CAS底层思想采用了自旋锁

 

 实现一个自旋锁示例：

/**
 * 实现一个自旋锁
 */
public class SpinlockDemo {
    //原子引用线程
    AtomicReference<Thread> atomicReference=new AtomicReference<>();

    public void myLock(){
        Thread thread=Thread.currentThread();
        System.out.println(thread.getName()+"----myLock");
        //自旋
        while(!atomicReference.compareAndSet(null,thread)){

        }
    }

    public void myUnLock(){
        Thread thread=Thread.currentThread();
        atomicReference.compareAndSet(thread,null);
        System.out.println(thread.getName()+"----myUnLock");
    }

    public static void main(String[] args) {
        SpinlockDemo spinlockDemo=new SpinlockDemo();
        new Thread(()->{
            spinlockDemo.myLock();
            try {TimeUnit.SECONDS.sleep(5);}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}
            spinlockDemo.myUnLock();
        },"threadA").start();

        try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1);}catch(InterruptedException e){e.printStackTrace();}

        new Thread(()->{
            spinlockDemo.myLock();
            try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
            spinlockDemo.myUnLock();
        },"threadB").start();

    }
}

自旋锁好处：循环比较获取直到成功为止，没有类似wait的阻塞。
通过CAS操作完成自旋锁，A线程先进来调用myLock方法自己持有5秒钟，B随后进来后发现当前有线程持有锁，不是null，所以只能通过自旋等待，直到A释放锁有B随后抢到。

独占锁/共享锁

独占锁：指该锁一次只能被一个线程所持有。对ReentrantLock和Synchronized而言都是独占锁。

共享锁：指该锁可被多个线程所持有。

对ReentrantReadWriteLock其读锁是共享锁，其写锁是独占锁。而ReentrantLock一把抓，读写都会占用锁，效率低。

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。

/**
 * 独占锁/共享锁示例：
 */
public class ReadWriteLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyCache myCache=new MyCache();
        //写线程
        for(int i=1;i<=5;i++){
            final int temp=i;
            new Thread(()->{
                myCache.put(temp+"",temp);
            },"写线程"+String.valueOf(i)).start();
        }

        //读线程
        for(int i=1;i<=5;i++){
            final int temp=i;
            new Thread(()->{
                myCache.get(temp+"");
            },"读线程"+String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

class MyCache {

    private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    private ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    public void put(String key, Object value) {
        lock.writeLock().lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 正在写入" + key);
            //暂停一会儿线程
            try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
            map.put(key, value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 写入完成");
        } finally {
            lock.writeLock().unlock();
        }
    }

    public void get(String key) {
        lock.readLock().lock();
        try{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 正在读取");
            //暂停一会儿线程
            try {  TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
            Object result = map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 读取完成:" + result);
        }finally {
            lock.readLock().unlock();
        }
    }
}

多个线程同时读取一个资源类没有问题，所以为了满足并发量，读取共享资源应该可以同时进行。但是，如果有一个线程想去写共享资源类，就不应该再有其他线程可以对该资源进行读或写
小总结：
读-读能共享
读-写不能共享
写-写不能共享
写操作：原子+独占锁，整个过程必须是完整的统一体，中间不许被分割被打断