自旋锁、阻塞锁、可重入锁使用解析

常听见有人在问这几种类型的锁有什么区别，所以整理了这一篇文章。

自旋锁

自旋锁是采用让当前线程不停地的在循环体内执行实现的，当循环的条件被其他线程改变时 才能进入临界区。如下：

public class SpinLock {
 
  private AtomicReference<Thread> sign =new AtomicReference<>();
 
  public void lock(){
    Thread current = Thread.currentThread();
    while(!sign .compareAndSet(null, current)){
    }
  }
 
  public void unlock (){
    Thread current = Thread.currentThread();
    sign .compareAndSet(current, null);
  }
}

注：（该例子为非公平锁，获得锁的先后顺序，不会按照进入lock的先后顺序进行。
）

使用了CAS原子操作，lock函数将owner设置为当前线程，并且预测原来的值为空。unlock函数将owner设置为null，并且预测值为当前线程。
当有第二个线程调用lock操作时由于owner值不为空，导致循环一直被执行，直至第一个线程调用unlock函数将owner设置为null，第二个线程才能进入临界区。

TIP:

由于自旋锁只是将当前线程不停地执行循环体，不进行线程状态的改变，所以响应速度更快。但当线程数不停增加时，性能下降明显，因为每个线程都需要执行，占用CPU时间。
所以当线程竞争不激烈，并且保持锁的时间段，适合使用自旋锁。

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阻塞锁

阻塞锁，与自旋锁不同，改变了线程的运行状态。阻塞锁，可以说是让线程进入阻塞状态进行等待，当获得相应的信号（唤醒，时间） 时，才可以进入线程的准备就绪状态，准备就绪状态的所有线程，通过竞争，进入运行状态。
在JAVA环境中，线程Thread有如下几个状态：

• 新建状态
• 就绪状态
• 运行状态
• 阻塞状态
• 死亡状态
  JAVA中，能够进入\退出、阻塞状态或包含阻塞锁的方法有 ，synchronized 关键字，ReentrantLock，Object.wait()\notify()，LockSupport.park() / unpark()等。

参考Jdk文档中的一个示例就是使用了LockSupport的阻塞锁：

class FIFOMutex {
   private final AtomicBoolean locked = new AtomicBoolean(false);
   private final Queue<Thread> waiters
     = new ConcurrentLinkedQueue<Thread>();

   public void lock() {
     boolean wasInterrupted = false;
     Thread current = Thread.currentThread();
     waiters.add(current);

     // Block while not first in queue or cannot acquire lock
     while (waiters.peek() != current ||
            !locked.compareAndSet(false, true)) {
        LockSupport.park(this);
        if (Thread.interrupted()) // ignore interrupts while waiting
          wasInterrupted = true;
     }

     waiters.remove();
     if (wasInterrupted)          // reassert interrupt status on exit
        current.interrupt();
   }

   public void unlock() {
     locked.set(false);
     LockSupport.unpark(waiters.peek());
   }
 }

阻塞锁的优势在于，阻塞的线程不会占用cpu时间， 不会导致 cpu占用率过高，但进入时间以及恢复时间都要比自旋锁略慢，因为线程的状态需要切换。

TIP：

在竞争激烈的情况下 阻塞锁的性能要明显高于 自旋锁。
所以在线程竞争不激烈的情况下，使用自旋锁，竞争激烈的情况下使用，阻塞锁。

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可重入锁

可重入锁，也叫做递归锁，指的是同一线程 外层函数获得锁之后 ，内层递归函数仍然有获取该锁的代码，但不受影响。在JDK中 ReentrantLock 和synchronized 都是可重入锁。

两个使用示例：

public class Test implements Runnable{
 
    public synchronized void get(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getId());
        set();
    }
 
    public synchronized void set(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getId());
    }
 
    @Override
    public void run() {
        get();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Test ss=new Test();
        new Thread(ss).start();
    }
}

public class Test implements Runnable {
    ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
 
    public void get() {
        lock.lock();
        System.out.println(Thread.currentThread().getId());
        set();
        lock.unlock();
    }
 
    public void set() {
        lock.lock();
        System.out.println(Thread.currentThread().getId());
        lock.unlock();
    }
 
    @Override
    public void run() {
        get();
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        Test ss = new Test();
        new Thread(ss).start();
    }
}

上面两个示例都会打印出两次相同的结果。所以这样的锁叫可重入锁。可重入锁最大的作用是避免死锁。

如果我们以上面示例的自旋锁，在同一个线程内，两次调用lock()，会导致第二次调用lock位置进行自旋，产生了死锁。当unlock（）第一次调用时，就已经将所有锁都释放。说明这个锁并不是可重入的。

我们可以把上面的自旋锁，采用计数的方式改造成可重入锁。
修改之后，如下：

public class SpinLock1 {
    private AtomicReference<Thread> owner =new AtomicReference<>();
    private int count =0;
    public void lock(){
        Thread current = Thread.currentThread();
        if(current==owner.get()) {
            count++;
            return ;
        }
 
        while(!owner.compareAndSet(null, current)){

        }
    }
    public void unlock (){
        Thread current = Thread.currentThread();
        if(current==owner.get()){
            if(count!=0){
                count--;
            }else{
                owner.compareAndSet(current, null);
            }
 
        }
 
    }
}