Lock底层原理

一、概述

Lock 有三个实现类，一个是 ReentrantLock, 另两个是 ReentrantReadWriteLock 类中的两个静态内部类 ReadLock 和 WriteLock。

LOCK 的实现类其实都是构建在 AbstractQueuedSynchronizer 上，为何图中没有用 UML 线表示呢，这是每个 Lock 实现类都持有自己内部类 Sync 的实例，而这个 Sync 就是继承 AbstractQueuedSynchronizer (AQS)。为何要实现不同的 Sync 呢？这和每种 Lock 用途相关。另外还有 AQS 的 State 机制。

FairSync 与 NonfairSync 的区别在于，是不是保证获取锁的公平性，因为默认是 NonfairSync（非公平性）

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二、AQS

可以看到Lock锁的底层实现是AQS

1.定义

AQS（AbstractQuenedSynchronizer ），抽象的队列式同步器，除了 java 自带的 synchronized 关键字之外的锁机制。

2.AQS 的核心思想

如果被请求的共享资源空闲，则将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程，并将共享资源设置为锁定状态，如果被请求的共享资源被占用，那么就需要一套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制，这个机制 AQS 是用 CLH 队列锁（CLH 锁是一个自旋锁。能确保无饥饿性。提供先来先服务的公平性）实现的，即将暂时获取不到锁的线程加入到队列中。

AQS 是将每一条请求共享资源的线程封装成一个 CLH 锁队列的一个结点（Node），来实现锁的分配。

3.实现

AQS 基于 CLH 队列，用 volatile 修饰共享变量 state，线程通过 CAS 去改变状态符，成功则获取锁成功，失败则进入等待队列，等待被唤醒。

4.总结

• lock 的存储结构：一个 int 类型状态值（用于锁的状态变更），一个双向链表（用于存储等待中的线程）
• lock 获取锁的过程：本质上是通过 CAS 来获取状态值修改，如果当场没获取到，会将该线程放在线程等待链表中。
• lock 释放锁的过程：修改状态值，调整等待链表。

可以看到在整个实现过程中，lock 大量使用 CAS + 自旋。因此根据 CAS 特性，lock 建议使用在低锁冲突的情况下。目前 java1.6 以后，官方对 synchronized 做了大量的锁优化（偏向锁、自旋、轻量级锁）。因此在非必要的情况下，建议使用 synchronized 做同步操作。

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