java锁

java中锁的实现有两种：synchronized和ReentrantLock。

synchronized

• synchronized是java虚拟机的内置锁

  • 对于同步块：编译之后，会在同步块的前后形成 monitorenter 和 monitorexit 两个字节码指令，每个对象都具有一个monitor与之关联，拥有了monitor的线程便锁住了对象。
  • 对于同步方法：编译之后，该同步方法有一个同步标志来表明该方法是同步方法。

• synchronized对同一个线程是可重入的，进去一次monitor，count就加1。

• java的线程是映射到操作系统的原生系统之上的，如果要阻塞或唤醒一个线程，都需要操作系统来帮忙完成，这就需要从用户态转换到核心态中，状态转换需要耗费很多的时间。所以synchronized属于一个重量级锁。之后虚拟机也进行了优化，比如：自旋锁，自适应自旋锁，轻量级锁，偏向锁。

  • 自旋锁：线程没有获取到锁便进入忙循环，直到获取到锁。
  • 自适应自旋：因为锁占用的时间长的话，自旋的时间太长浪费处理器资源，所以有了自适应自旋，自适应自旋的自旋时间不再固定，而是根据前一次在同一个锁上的自旋时间决定的。如果对于某个锁自旋很少成功，则省掉自旋过程，避免浪费资源，如果刚刚获得过成功，则自旋等待的时间持续相对的更长。
  • 轻量级锁：在不存在锁竞争的时候起作用，当有锁竞争时会膨胀为重量级锁。轻量级锁是使用CAS操作完成的加锁解锁过程。虚拟机的对象头中有Mark Word，其中有两位用来存储锁标志位，代码进入同步块时，如果同步对象没有被锁定，虚拟机现在栈帧中建立一个锁记录，来存储锁对象目前的Mark Word的拷贝，然后虚拟机使用CAS操作将对象的Mark Word更新为指向锁记录的指针。如果更新成功了，这个线程就拥有了这个对象锁，否则，先检查Mark Word是否指向当前线程的栈帧，如果是直接进入同步块执行，否则说明锁已经被其他线程抢占了。
  • 偏向锁：在无竞争的情况下把整个同步都消除掉，连CAS操作都不做了。意思是这个所锁会偏向与第一个获得它的线程，只要这个锁没有被其他线程获取，则持有偏向锁的线程将永远不需要同步。线程第一次获取锁时，对象头中的标志位设置为偏向模式，使用CAS将线程ID记录在Mark Word中，如果CAS成功，持有偏向锁的线程之后都不需要进行同步操作。当有另一个线程尝试获取锁时，偏向模式结束。

ReentrantLock

• ReentrantLock是基于AQS实现的，在AQS内部会保存一个共享状态变量state，通过CAS修改该变量的值，修改成功的线程表示获取到该锁，没有修改成功，或者发现状态state已经是加锁状态，则创建一个代表当前线程的结点加入到等待队列的尾部，如果前趋结点waitStuatus状态是SIGNAL，线程可以大胆挂起等待被唤醒，如果不是，向前遍历跳过被取消的结点，直到找到一个没有被取消的结点为止，将找到的这个结点作为它的前趋结点，将找到的这个结点的waitStatus位设置为SIGNAL，返回false表示线程不应该被挂起。AQS具体原理在其他文章中介绍。

• ReentrantLock 也是可重入的。

• 同时ReentrantLock还增加了一些高级功能:

  • 可中断:当持有锁的线程长期不释放锁的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，改为处理其他事情，可中断特性对处理执行时间非常长的同步块很有帮助。
  • 公平锁: 因为synchroized是非公平的，ReentrantLock有公平和非公平锁(默认是非公平锁)，所以公平锁是和sychronized的区别。多个线程在等待同一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序来一次获得锁。
  • 锁可绑定多个条件:一个ReentrantLock对象可以同时绑定多个Condition对象。

总结

• 在需要使用一些sychronized没有的功能时，一般使用ReentrantLock来实现同步，否则一般使用sychronized。