Lock基本使用及原理分析

JUC并发工具包

java.util.concurrent

Lock

重入锁，记录获得锁的次数
ReentrantLock实现Lock

ReentrantLock原理

AQS（同步工具）

AbstractQuenedSynchronizer抽象的队列式同步器。是除了java自带的synchronized关键字之外的锁机制。
AQS的核心思想是，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队列锁实现的，即将暂时获取不到锁的线程加入到队列中。
CLH（Craig，Landin，and Hagersten）队列是一个虚拟的双向队列，虚拟的双向队列即不存在队列实例，仅存在Node节点之间的关联关系

AQS实现线程同步，同步组件
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。

AQS是自旋锁：**在等待唤醒的时候，经常会使用自旋的方式，不停地尝试获取锁，直到被其他线程获取成功

AQS就是基于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。

AQS 定义了两种资源共享方式：
1.Exclusive：独占，只有一个线程能执行，如ReentrantLock
2.Share：共享，多个线程可以同时执行，如Semaphore、CountDownLatch、ReadWriteLock，CyclicBarrier

AQS基本实现

.lock()去获取锁原理。

表示当前线程获取锁成功

非公平锁允许插队

CAS

jvm层面实现原子操作。
实现原子性，和内存中值相比（state和expect相比较，相等update，cas成功了），将0变为1，说明线程获取锁成功，返回boolean值true，实现锁的获得，乐观锁的方式
0是无锁状态，大于0是有锁状态。
这是第一个线程，

第二个线程cas失败，走acquire
先去cas再次尝试
else if 表示同一个线程，增加重入次数

如果上面返回false，执行里面的内容

addWaiter方法将线程封装为Node。EXCLUSIVE表示独占锁

首先new一个Node。tail 和prev 是AQS中组成双向链表的东西

三个线程访问：
一开始是null，所以走enq，一种自旋方式
一开始初始化，将tail和head放到Node
第一次初始化，第二次循环执行else，构建双向链表结构的Node
第三次执行不是在自旋中执行，而是外面执行，代码和else一样，也是一种优化

第一个·线程不用参与竞争，后面两个线程需要竞争，加入队列

执行完成addWaite后，返回当前封装好的Node
然后执行下面逻辑

循环将前面的节点变成-1，SIGNAL后，挂起，线程b和c变成阻塞状态，唯一可以运行的就是线程A。只有线程A释放锁后，才能唤醒

线程a调用unlock释放锁。
无非就是讲state修改为0，唤醒下一个节点

一个节点删除

是否获得锁，返回false会将其放到aqs队列中

ReentrantLock（重入互斥锁）

再次调用，不会阻塞，而是增加重入次数。synchronized也是
后续释放减少重入次数

解决死锁

使用

操作灵活，使用api去获取锁和释放锁

读写锁

ReentrantReadWriteLock

如果只是读取数据，无需加锁，读多写少场景提升性能


如果是读，不会阻塞，如果是一个线程在写，其他读取数据，会阻塞。保证读取的最新值。

所以，适用场景就是读多写少

ReenTrantLock可重入锁和synchronized的区别

可重入性：

从名字上理解，ReenTrantLock的字面意思就是再进入的锁，其实synchronized关键字所使用的锁也是可重入的，两者关于这个的区别不大。两者都是同一个线程没进入一次，锁的计数器都自增1，所以要等到锁的计数器下降为0时才能释放锁。

锁的实现：

Synchronized是依赖于JVM实现的，而ReenTrantLock是JDK实现的，有什么区别，说白了就类似于操作系统来控制实现和用户自己敲代码实现的区别。前者的实现是比较难见到的，后者有直接的源码可供阅读。

性能的区别：

在Synchronized优化以前，synchronized的性能是比ReenTrantLock差很多的，但是自从Synchronized引入了偏向锁，轻量级锁（自旋锁）后，两者的性能就差不多了，在两种方法都可用的情况下，官方甚至建议使用synchronized，其实synchronized的优化我感觉就借鉴了ReenTrantLock中的CAS技术。都是试图在用户态就把加锁问题解决，避免进入内核态的线程阻塞。

功能区别：

便利性：很明显Synchronized的使用比较方便简洁，并且由编译器去保证锁的加锁和释放，而ReenTrantLock需要手工声明来加锁和释放锁，为了避免忘记手工释放锁造成死锁，所以最好在finally中声明释放锁。

锁的细粒度和灵活度：很明显ReenTrantLock优于Synchronized

ReenTrantLock独有的能力：

1.  ReenTrantLock可以指定是公平锁还是非公平锁。而synchronized只能是非公平锁。所谓的公平锁就是先等待的线程先获得锁。
   

2.  ReenTrantLock提供了一个Condition（条件）类，用来实现分组唤醒需要唤醒的线程们，而不是像synchronized要么随机唤醒一个线程要么唤醒全部线程。
   

3.  ReenTrantLock提供了一种能够中断等待锁的线程的机制，通过lock.lockInterruptibly()来实现这个机制。