在开发多线程应用的时候(并发编程)，为了防止多个线程同时去修改一个变量的时候产生数据不一致性。这个时候就必须要用到锁机制。有一个线程在修改的时候我先加锁，等修改完了在释放锁。资源被锁住的时候不允许其他线程修改。这也是我们JAVA里面锁的初衷。咱们JAVA里面的锁有：synchronized、ReentrantLock、ReadWriteLock、Semaphore、CountDownLatch。
这样我们先讲怎么来使用这些锁，然后我们在讲锁的分类。
一 锁的使用
1.1 synchronized
synchronized关键字可以用来给方法或者代码块加锁。synchronized是独享锁，互斥锁，可重入锁，非公平锁。
/**
* 相对于Object lockObject = new Object();而言
* 推荐用byte[] lockObject = new byte[0]
* 后者汇编语句少。执行快
*/
private final byte[] lockObject = new byte[0];
/**
* synchronized用来给方法加锁
*/
public synchronized void lockFunction() {
//TODO:
}
public void lockBlok() {
//TODO
// synchronized给代码块加锁
synchronized(lockObject) {
//TODO
}
//TODO
}
1.2 ReentrantLock
ReentrantLock重入锁。实现Lock接口的一个类，也是在实际编程中使用频率很高的一个锁。ReentrantLock是重入锁，互斥锁，既可以设置成公平锁也可以设置成非公平锁。
稍微看下ReentrantLock的源码，AbstractQueuedSynchronizer这个类的代码我们没有分析。
public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = 7373984872572414699L;
private final Sync sync;
/**
* lock锁的同步控制，子类有公平和非公平两个版本。
* 该抽象锁同步器主要提供了尝试获取（非公平实现）和尝试释放锁等功能
*/
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
private static final long serialVersionUID = -5179523762034025860L;
// 获取锁，由子类实现
abstract void lock();
// 执行非公平的尝试获取锁操作
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
// 如果锁没有被占用，则尝试获取锁
if (c == 0) {
// 新的线程可能抢占已经排队的线程的锁的使用权 -- 非公平
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
// 通过判断当前线程是否为获取锁的线程来决定获取操作是否成功，如果是获取锁的线程
// 再次请求，则将同步状态值进行增加并返回true，表示获取同步状态成功。
// 成功的获取锁的线程再次获取锁，只是增加了同步状态值
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
// 如果该锁被获取了n次，那么前(n-1)次tryRelease(int releases)方法必须返回false，而只有
// 同步状态完全释放了，才能返回true。可以看到，该方法将同步状态是否为0作为最终释放
// 的条件，当同步状态为0时，将占有线程设置为null，并返回true，表示释放成功。
protected final boolean tryRelease(int releases) {
int c = getState() - releases;
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
throw new IllegalMonitorStateException();
boolean free = false;
if (c == 0) {
free = true;
setExclusiveOwnerThread(null);
}
setState(c);
return free;
}
// 判断是否当前线程独占锁
protected final boolean isHeldExclusively() {
// While we must in general read state before owner,
// we don't need to do so to check if current thread is owner
return getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread();
}
final ConditionObject newCondition() {
return new ConditionObject();
}
// Methods relayed from outer class
final Thread getOwner() {
return getState() == 0 ? null : getExclusiveOwnerThread();
}
final int getHoldCount() {
return isHeldExclusively() ? getState() : 0;
}
final boolean isLocked() {
return getState() != 0;
}
/**
* Reconstitutes the instance from a stream (that is, deserializes it).
*/
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
s.defaultReadObject();
setState(0); // reset to unlocked state
}
}
/**
* 继承Sync， 并实现非公平锁
*/
static final class NonfairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;
// 阻塞获取锁， 当前线程优先去获取锁，获取失败在通过队列的方式获取
final void lock() {
if (compareAndSetState(0, 1))
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
acquire(1);
}
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
return nonfairTryAcquire(acquires);
}
}
/**
* 继承Sync， 并实现公平锁
*/
static final class FairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;
// 阻塞获取锁
final void lock() {
acquire(1);
}
// 尝试获取锁（公平策略），不能保证获取，除非递归调用或没有其他的线程等待获取锁
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
// 没有前驱，且设置锁标志位成功，获取锁成功, hasQueuedPredecessors()证了不论是新的线程还是已经排队的线程都顺序使用锁
if (c == 0) {
if (!hasQueuedPredecessors() &&
compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
// 当前线程已经持有锁，重入
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
}
/**
* 创建ReentrantLock，默认是非公平锁
*/
public ReentrantLock();
public ReentrantLock(boolean fair);
/**
* 获取锁 拿不到lock就不罢休，不然线程就一直block
* 1. 如果该锁没有被其他线程占用，则获取该锁并立即返回，将锁的保持计数设置为 1。
* 2. 如果当前线程已经占用该锁，则将保持计数加 1，并且该方法立即返回。(可重入)。
* 3. 如果该锁被另一个线程占用，该线程将一直block。直到其他线程释放该锁。在执行1操作。
*/
public void lock();
/**
* lockInterruptibly方法和lock方法的区别在于，在阻塞等待获取锁的过程中是可以被其他线程
* 打断的（比如在其他线程调用了获取锁线程的interrupt方法），而且这个时候会抛出InterruptedException
*/
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
/**
* 获取锁，马上返回，拿到lock就返回true，不然返回false。可以配置等待时间
* 1. 如果该锁没有被其他线程占用，立即返回true值，则将锁的保持计数设置为1。
* 即使已将此锁设置为使用公平排序策略，但是调用 tryLock() 仍将 立即获取锁（如果有可用的），
* 而不管其他线程当前是否正在等待该锁。在某些情况下，此“闯入”行为可能很有用，即使它会打破公
* 平性也如此。如果希望遵守此锁的公平设置，则使用 tryLock(0, TimeUnit.SECONDS)
* ，它几乎是等效的（也检测中断）
* 2. 如果当前线程已经占有此锁，则将保持计+1，该方法将返回 true。
* 3. 如果锁被另一个线程占用，则此方法将立即返回false值。
*/
public boolean tryLock();
public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit);
/**
* 释放锁
*/
public void unlock();
/**
* 创建Condition，特定的condition能唤醒特定的线程
*/
public Condition newCondition();
/**
* 返回的是查询当前线程保存此lock的个数
*/
public int getHoldCount();
/**
* 查询当前线程是否保持此锁定
*/
public boolean isHeldByCurrentThread();
/**
* 查询此锁定是否由任意线程保持
*/
public boolean isLocked();
/**
* 判断lock锁是公平锁还是非公平锁
*/
public final boolean isFair();
/**
* 是否有线程在等待获取锁
*/
public final boolean hasQueuedThreads();
/**
* 查询参数线程是否在等待获取此锁
*/
public final boolean hasQueuedThread(Thread thread);
/**
* 查询等待获取此锁线程的数量
*/
public final int getQueueLength();
/**
* 作用是检测当前是否有线程已调用condition.await()并且处于await状态
*/
public boolean hasWaiters(Condition condition);
/**
* 作用是检测当前是否有线程已调用condition.await()并且处于await状态的个数有多少个
*/
public int getWaitQueueLength(Condition condition);
}
public interface Condition {
/**
*Condition线程进入阻塞状态,调用signal()或者signalAll()再次唤醒，
*允许中断如果在阻塞时锁持有线程中断，会抛出异常；
*重要一点是：在当前持有Lock的线程中，当外部调用会await()后，ReentrantLock就允许其他线程来抢夺锁当前锁，
*注意：通过创建Condition对象来使线程wait，必须先执行lock.lock方法获得锁
*/
void await() throws InterruptedException;
//Condition线程进入阻塞状态,调用signal()或者signalAll()再次唤醒，不允许中断，如果在阻塞时锁持有线程中断，继续等待唤醒
void awaitUninterruptibly();
//设置阻塞时间，超时继续，超时时间单位为纳秒，其他同await()；返回时间大于零，表示是被唤醒，等待时间并且可以作为等待时间期望值，小于零表示超时
long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;
//类似awaitNanos(long nanosTimeout);返回值：被唤醒true，超时false
boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
//类似await(long time, TimeUnit unit)
boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException;
//唤醒指定线程
void signal();
//唤醒全部线程
void signalAll();
}
ReentrantLock实现简单的加锁。lock()、unlock()的使用。
private final ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
private int value = 0;
//----------------------------ReentrantLock lock 的使用
@Test
public void lock() {
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(20);
for (int index = 0; index < 20; index++) {
new Thread(() -> {
// 使用之前先获取锁
reentrantLock.lock();
try {
Uninterruptibles.sleepUninterruptibly(1, TimeUnit.SECONDS);
value = value + 1;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 使用完之后释放锁
reentrantLock.unlock();
latch.countDown();
}
}).start();
}
try {
// 等待所有的线程执行完
latch.await();
System.out.println("value = " + value);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
ReentrantLock Condition的使用，Condition的强大之处在于它可以为多个线程间建立不同的Condition。下面我们用Codition实现一个简单的生产消费者。(代码是直接网上找的)
//-------------------------ReentrantLock condition 的使用
class Buffer {
private final ReentrantLock reentrantLock;
private final Condition fullCondition;
private final Condition emptyCondition;
private final int maxSize;
private final List storage;
Buffer(int size) {
// 使用锁lock，并且创建两个condition，相当于两个阻塞队列
reentrantLock = new ReentrantLock();
fullCondition = reentrantLock.newCondition();
emptyCondition = reentrantLock.newCondition();
maxSize = size;
storage = new LinkedList<>();
}
// 往队列里面放数据
public void put() {
reentrantLock.lock();
try {
while (storage.size() == maxSize) {
// 如果队列满了
System.out.print(Thread.currentThread().getName() + ": wait \n");
// 阻塞生产线程
fullCondition.await();
}
storage.add(new Date());
System.out.print(Thread.currentThread().getName() + ": put:" + storage.size() + "\n");
Thread.sleep(1000);
emptyCondition.signalAll();//唤醒消费线程
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
reentrantLock.unlock();
}
}
// 从队列里面取出数据
public void take() {
reentrantLock.lock();
try {
while (storage.size() == 0) {
// 如果队列满了
System.out.print(Thread.currentThread().getName() + ": wait \n");
// 阻塞消费线程
emptyCondition.await();
}
Date d = ((LinkedList) storage).poll();
System.out.print(Thread.currentThread().getName() + ": take:" + storage.size() + "\n");
Thread.sleep(1000);
// 唤醒生产线程
fullCondition.signalAll();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
reentrantLock.unlock();
}
}
}
// 生产者
class Producer implements Runnable {
private Buffer buffer;
Producer(Buffer b) {
buffer = b;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
buffer.put();
}
}
}
// 消费者
class Consumer implements Runnable {
private Buffer buffer;
Consumer(Buffer b) {
buffer = b;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
buffer.take();
}
}
}
@Test
public void condition() {
Buffer buffer = new Buffer(10);
Producer producer = new Producer(buffer);
Consumer consumer = new Consumer(buffer);
for (int i = 0; i < 3; i++) {
new Thread(producer, "producer-" + i).start();
}
for (int i = 0; i < 3; i++) {
new Thread(consumer, "consumer-" + i).start();
}
try {
Thread.currentThread().join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
1.3 ReadWriteLock
ReadWriteLock读写锁，里面包含两个锁：读锁、写锁。
public interface ReadWriteLock {
/**
* 读锁
*/
Lock readLock();
/**
* 写锁
*/
Lock writeLock();
}
ReadWriteLock让我们可以读写分离，分别对读和写上不同的锁。从而可以做到读和读互不影响，读和写互斥，写和写互斥，提高读的效率。ReadWriteLock接口也有一个实现类ReentrantReadWriteLock。有兴趣的可以去分析下ReentrantReadWriteLock具体的实现逻辑。
ReadWriteLock锁的特点：
- 如果其他线程占领了读锁，其他线程想要获取读锁。不需要等到，直接可以获取到。(读和读互不影响)
- 如果其他线程占领了读锁，其他线程想要获取写锁。要等待读锁完成。(读和写互斥)
- 如果其他线程占领了写锁，其他线程想要获取读锁或者写锁。要等到写锁的完成。(写和写互斥，写和读互斥)
private final ReentrantReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
// 读操作
private void readFile(Thread thread) {
readWriteLock.readLock().lock();
boolean readLock = readWriteLock.isWriteLocked();
if (!readLock) {
System.out.println("当前为读锁！");
}
try {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(thread.getName() + ":正在进行读操作……");
}
System.out.println(thread.getName() + ":读操作完毕！");
} finally {
System.out.println("释放读锁！");
readWriteLock.readLock().unlock();
}
}
// 写操作
private void writeFile(Thread thread) {
readWriteLock.writeLock().lock();
boolean writeLock = readWriteLock.isWriteLocked();
if (writeLock) {
System.out.println("当前为写锁！");
}
try {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(thread.getName() + ":正在进行写操作……");
}
System.out.println(thread.getName() + ":写操作完毕！");
} finally {
System.out.println("释放写锁！");
readWriteLock.writeLock().unlock();
}
}
@Test
public void readWriteLock() {
ExecutorService readService = Executors.newCachedThreadPool();
readService.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
readFile(Thread.currentThread());
}
});
ExecutorService writeService = Executors.newCachedThreadPool();
writeService.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
writeFile(Thread.currentThread());
}
});
try {
Thread.currentThread().join();
} catch (InterruptedException e) {
// ignore
}
}
1.4 Semaphore
Semaphore作用是控制线程的并发数量。就这一点而言，单纯的synchronized关键字是实现不了的。Semaphore类是一个计数信号量，必须由获取它的线程释放，通常用于限制可以访问某些资源（物理或逻辑的）线程数目。一个信号量有且仅有3种操作，且它们全部是原子的：初始化、增加和减少：增加可以为一个进程解除阻塞、减少可以让一个进程进入阻塞。
针对Semaphore，网上有一个很形象的比喻，Semaphore主要用于控制当前活动线程数目，就如同停车场系统一般，而Semaphore则相当于看守的人，用于控制总共允许停车的停车位的个数，而对于每辆车来说就如同一个线程，线程需要通过acquire()方法获取许可，而release()释放许可。如果许可数达到最大活动数，那么调用acquire()之后，便进入等待队列，等待已获得许可的线程释放许可，从而使得多线程能够合理的运行。
例子比较简单，我就直接从网上copy了一份过来了，
// 同步关键类，构造方法传入的数字是多少，则同一个时刻，只运行多少个线程同时运行制定代码
private static final Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
private static class InformationThread extends Thread {
private final String name;
private final int age;
InformationThread(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public void run() {
try {
semaphore.acquire();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":大家好，我是:" + name + ",我今年:" + age + "岁。当前时间为：" + System.currentTimeMillis());
Thread.sleep(1000);
System.out.println(name + "要准备释放许可证了，当前时间为：" + System.currentTimeMillis());
System.out.println("当前可使用的许可数为：" + semaphore.availablePermits());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
semaphore.release();
}
}
}
@Test
public void semaphore() {
String[] name = {"李明", "王五", "张杰", "王强", "赵二", "李四", "张三"};
int[] age = {26, 27, 33, 45, 19, 23, 41};
for (int i = 0; i < name.length; i++) {
Thread t1 = new InformationThread(name[i], age[i]);
t1.start();
}
try {
Thread.currentThread().join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
1.5 CountDownLatch
CountDownLatch也是一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。用给定的计数初始化CountDownLatch，由于调用了countDown()方法，所以在当前计数到达零之前，await方法会一直受阻塞。只有到零的之后，会释放所有等待的线程，await的所有后续调用都将立即返回。这种现象只出现一次——计数无法被重置。如果需要重置计数，请考虑使用CyclicBarrier。
@Test
public void countDownLatch() {
// CountDownLatch 初始值给10
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(10);
// 启动10个线程，每个线程countDown
for(int index = 0; index < 10; index++) {
new Thread(() -> {
try {
Uninterruptibles.sleepUninterruptibly(10, TimeUnit.SECONDS);
} finally {
// countDownLatch减1
countDownLatch.countDown();
}
}).start();
}
try {
// 等待countDownLatch减为0
countDownLatch.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
二 锁的分类
2.1 乐观锁/悲观锁
乐观锁/悲观锁不是指具体类型的锁，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。
2.1.1 乐观锁
乐观锁喜欢把所有的事情都往好的方面去想，认为不存在很多并发更新操作，每次去读取数据的时候，不会同时有其他线程去修改数据，不需要加锁操作。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
数据库版本机制乐观锁的实现一般采用版本号实现乐观锁，而Java中可使用CAS实现乐观锁。
2.1.1.1 数据库版本机制实现乐观锁
数据库版本机制实现乐观锁：一般在数据表中加上一个数据版本号version字段，表示数据修改的次数，当数据修改时version+1。当线程A要更新数据的时候，在读取数据的同时也会把version读回来。处理完业务逻辑开始更新的时候，会再次查看version的值是否和数据库中version的值相等。如果相等更新。否则拒绝更新，你需要重新去读取version再次提交更新。
2.1.1.2 JAVA CAS操作实现乐观锁
CAS操作实现乐观锁：CAS(Compare and Seap 比较和交换)，当多个线程尝试使用CAS更新同一个变量的时候，只有其中一个线程能更新成功，其他线程都失败。这些失败的线程并不会被挂起，而是立马告之这次竞争操作失败。需要你自己去在次尝试。CAS操作中包含三个操作数：需要读取的内存位置(V)、进行比较的预期原值(A)、拟写入的新值(B)。如果内存位置对应的值(V)于预期原值(A)相匹配，那么处理器会自动将该内存位置的值更新为新值(B)，否则处理器不做任何操作。
JDK里面大量源码也是通过CAS来提供线程安全操作。在java.util.concurrent.atomic包下面。我们人为的把这个包里面的CAS实现线程安全操作分为两类：AtomicInteger、AtomicBoolean、AtomicLong、AtomicLongArray分为一类通过Unsafe实现乐观锁；AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater则是另一类他们要先通过反射获取到字段信息。接下来我们大概看下他们里面实现的原理。
2.1.1.2.1 AtomicInteger
AtomicInteger、AtomicBoolean、AtomicLong、AtomicLongArray都是一样的，我们以AtomicInteger来讲。内部是通过Unsafe类来实现乐观锁。实现原理如下：
public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
// unsafe来保证改变value的值是线程安全的
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
// value值的偏移量，static保证了所有的线程都同一份实例
private static final long valueOffset;
// 类初使化的时候通过unsafe能够得到变量的偏移量
static {
try {
valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}
// 这里声明为volatile，保证了线程间的可见性。
private volatile int value;
...
/**
* 设置新值，并且返回之前的值
*/
public final int getAndSet(int newValue) {
return unsafe.getAndSetInt(this, valueOffset, newValue);
}
...
}
getAndSet()函数调用的是Unsafe类里面的getAndSetInt()函数。
public final class Unsafe {
...
/**
* compareAndSwapInt函数里面会做几个步骤：
* 1. 先获取内存中的值(getIntVolatile把值取出来)
* 2. 和之前的值做比较
* 3. 相同则更新，否则重试重新读直，在做这几个操作一直到成功
*/
public final int getAndSetInt(Object var1, long var2, int var4) {
int var5;
do {
var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
} while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var4));
return var5;
}
...
}
2.1.1.2.1 AtomicIntegerFieldUpdater
AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater。可以对指定类的指定 volatile字段进行原子更新。他们是基于反射的实用工具，先通过反射得到需要操作的字段，之后统一是利用Unsafe类来实现CAS的操作。我们以AtomicIntegerFieldUpdater做实例说明。
public abstract class AtomicIntegerFieldUpdater {
/**
* 定义AtomicIntegerFieldUpdater对象，两个参数第一个参数指定类，第二个参数类里面的某个字段
* 主意里面返回的是AtomicIntegerFieldUpdaterImpl对想，我们直接看AtomicIntegerFieldUpdaterImpl对象
*/
@CallerSensitive
public static AtomicIntegerFieldUpdater newUpdater(Class tclass,
String fieldName) {
return new AtomicIntegerFieldUpdaterImpl
(tclass, fieldName, Reflection.getCallerClass());
}
...
/**
* Standard hotspot implementation using intrinsics
*/
private static class AtomicIntegerFieldUpdaterImpl
extends AtomicIntegerFieldUpdater {
// 通过Unsafe来实现CAS的操作
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
// 传入filed的偏移量
private final long offset;
private final Class tclass;
private final Class cclass;
AtomicIntegerFieldUpdaterImpl(final Class tclass,
final String fieldName,
final Class caller) {
final Field field;
final int modifiers;
try {
// 通过反射得到对应的Feld
field = AccessController.doPrivileged(
new PrivilegedExceptionAction() {
public Field run() throws NoSuchFieldException {
return tclass.getDeclaredField(fieldName);
}
});
modifiers = field.getModifiers();
sun.reflect.misc.ReflectUtil.ensureMemberAccess(
caller, tclass, null, modifiers);
ClassLoader cl = tclass.getClassLoader();
ClassLoader ccl = caller.getClassLoader();
if ((ccl != null) && (ccl != cl) &&
((cl == null) || !isAncestor(cl, ccl))) {
sun.reflect.misc.ReflectUtil.checkPackageAccess(tclass);
}
} catch (PrivilegedActionException pae) {
throw new RuntimeException(pae.getException());
} catch (Exception ex) {
throw new RuntimeException(ex);
}
// 一定要是指定的类型
Class fieldt = field.getType();
if (fieldt != int.class)
throw new IllegalArgumentException("Must be integer type");
// 需要声明为volatile
if (!Modifier.isVolatile(modifiers))
throw new IllegalArgumentException("Must be volatile type");
this.cclass = (Modifier.isProtected(modifiers) &&
caller != tclass) ? caller : null;
this.tclass = tclass;
// 通过unsafe得到偏移量
offset = unsafe.objectFieldOffset(field);
}
}
}
通过分析代码我们发现AtomicIntegerFieldUpdater比我们上面分析的AtomicInteger多做了一步。他先通过反射拿到offset偏移量。怕有些人不知道AtomicIntegerFieldUpdater类怎么使用，一个简单的使用实例如下：
public static final AtomicIntegerFieldUpdater fieldUpdater = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(Person.class, "age");
@Test
public void atomicIntegerFieldUpdater() {
// 可以在多个线程里面操作，线程安全
Person person = new Person();
fieldUpdater.set(person, 10);
}
class Person {
private volatile int age;
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
2.1.2 悲观锁
悲观锁喜欢把所有的事情都往坏处想，认为一定存在很多并发更新操作。一定要采取加锁操作，如果不加锁一定会有问题。换句话说就是我在操作的时候阻止其他任何人做操作，一定要等我操作完了。你们才可以操作。比如：我们经常使用synchronized关键字来加锁。不管是修饰代码块还是修饰变量还是修饰方法。其实这个时候我们就用上悲观锁了(因为我们不管三七二十一，每次访问的时候，我们都认为有人会修改，我们每次访问的时候都锁住了)。
2.2 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。共享锁是指该锁可以被多个线程所持有，可以多个线程访问。
- 独享锁：ReentrantLock、ReadWriteLock中的写锁、synchronized某种意义上来说也是独享锁。
- 共享锁：Semaphore、CountDownLatch、ReadWriteLock中的读锁。
独享锁与共享锁是通过AQS(AbstractQueuedSynchronizer的简称)来实现的，通过实现不同的方法，来实现独享或者共享。AQS使用一个整型的volatile变量(命名为state)来维护同步状态，通过内置的FIFO队列来完成资源获取线程的排队工作。推荐大家去看下AbstractQueuedSynchronizer类的实现逻辑。
2.3 互斥锁/读写锁
上面讲的独享锁/共享锁是一种广义的说法，互斥锁/读写锁就是他们的具体的实现。
- 互斥锁：和独享锁概念一样，同一时刻只能被一个线程访问。JAVA中的具体实现就是ReentrantLock。
- 读写锁：同时持有读写锁，读写锁既是互斥锁，又是共享锁，read模式是共享，write是互斥(排它锁)的。JAVA中对应ReadWriteLock。
2.4 可重入锁
可重入锁又叫递归锁，简单来说就是同一个线程可以多次获取锁。ReentrantLock和synchoronize都是可重入锁。
2.5 公平锁/非公平锁
公平锁指的是多个线程按照申请的顺序来获取锁，非公平锁指的是多个线程获取锁的顺序不是按申请顺序来的。有可能造成优先级反转或者饥饿的现象。对于ReetrantLock而言我们可以通过构造函数来指定该锁是否公平锁。默认是非公平锁(非公平锁性能稍微高点，吞吐量稍微大一点)。Synchronized也是非公平锁。
2.6 分段锁
分段锁是一种锁的设计，并不是具体的一种锁。在JDK1.7中ConcurrentHashMap采用了数组+Segment+分段锁的方式实现。ConcurrentHashMap使用分段锁技术，将数据分成一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁(每个Segment都是一个ReentrantLock)，当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候，其他段的数据也能被其他线程访问，能够实现真正的并发访问。
我们用一个图来概况下ConcurrentHashMap的内部实现。
ConcurrentHashMap.png
2.7 偏向锁/轻量级锁/重量级锁
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。为了换取性能。在Java5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。
2.8 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。
一个自旋锁的简单实现。
public class SpinLock {
private final AtomicBoolean spinLock = new AtomicBoolean(true);
/**
* 获取锁
*/
public void lock() {
boolean flag;
// 一直去获取锁
do {
// 只有当spinLock的值为true的时候,我们才可以获取成功，并且把值设置为false。
flag = spinLock.compareAndSet(true, false);
} while (!flag);
}
/**
* 释放锁
*/
public void unlock() {
spinLock.compareAndSet(false, true);
}
}