01.JUC 锁 - 概述

基本概念

J.U.C 指定的是 java.util.concurrent 包的简写。这个包在 JDK5 引入，大大增强了 Java 的并发特性。JDK7 还引入 ForkJoin 框架。

在 JUC 中，并发离不开锁，因为锁，才能真正实现并发访问。锁的整体框架如下：

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Condition

即条件，它是接口类型，它将 Object 监视器方法（wait、notify 和 notifyAll）分解成截然不同的对象，以便通过将这些对象与任意 Lock 实现组合使用，为每个对象提供多个等待 set （wait-set）。其中，Lock 替代了 synchronized 方法和语句的使用，Condition 替代了 Object 监视器方法的使用。可以通过await/signal 来休眠/唤醒线程。

public interface Condition {
    // 等待
    void await() throws InterruptedException;

    void awaitUninterruptibly();

    long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;

    boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

    boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException;

    // 唤醒
    void signal();

    void signalAll();
}

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Lock

即锁，它为接口类型，Lock 实现提供了比使用 synchronized 方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。此实现允许更灵活的结构，可以具有差别很大的属性，可以支持多个相关的 Condition 对象。

首先来看它的接口源码，主要围绕着获取锁/释放锁两个功能：

public interface Lock {

     // 获取锁，如果锁已被其他线程获取，则当前线程进入等待阻塞
     void lock();

     // 当两个线程同时通过该方法竞争某个锁时，若线程 A 获取到了锁，则线程 B 进入等待阻塞
     // 那么对线程 B 调用 threadB.interrupt() 方法能够中断线程B的等待过程。
     void lockInterruptibly() throws InterruptedException;

     // 获取锁，如果获取成功，则返回true，否则返回false
     // 即获取不到锁时不会一直等待，而是立即返回
     boolean tryLock();

     // 获取锁，如果获取成功，则返回true，否则等待一段时间继承尝试，仍然不成功 false
     boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

     // 释放锁
     void unlock();

     // 竞争条件
     Condition newCondition();
}

再来来看它的实现类：

通过该类实现的锁类型如下：

• ReadLock：读锁，也称共享锁，即同一时刻锁可以被多个不同线程持有。

• WriteLock：写锁，也称独占锁（互斥锁），即同一时刻锁只能被一个锁线程持有。多个线程竞争锁时，只有一个线程能成功获取；失败线程则必须进入等待阻塞状态，等待锁被释放再次竞争。

• ReentrantLock：重入锁，准确来说是一个可重入的互斥锁。可重入的意思是：指当线程在执行一个带锁的方法，该方法中又调用了另一个需要相同锁的方法，则该线程可以直接执行调用的方法，而无需重新获得锁。在锁的内部，通过一个变量来维护锁的重入计数。

• NonReentrantLock：非重入锁，与重入锁意思相反。

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ReadWriteLock

即重写锁，它为接口类型， 维护了一对相关的锁，一个用于只读操作，另一个用于写入操作。只要没有 writer，读取锁可以由多个 reader 线程同时保持。写入锁是独占的。

public interface ReadWriteLock {
    Lock readLock();
    Lock writeLock();
}

再来看它的实现类：

• ReentrantReadWriteLock：该类表示可重入的读写锁

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AQS

AQS，即 AbstractQueuedSynchronizer 类。该类可以说是整个 JUC 包的核心。因为在 JUC 中所有的锁都定义了一个内部类 ——Sync（同步器），同步器负责锁的同步策略，通常有公平策略/非公平策略之分，采用不同策略的锁也被区分为公平锁/非公平锁。而 Sync 正是继承自 AQS 类。