Java/Android线程同步-锁

锁一共两个要点排它和唤醒

1 为什么要线程同步?

1 ) 防止多个线程共同访问一个全局变量或者函数产生错误. 多线程访问多一个函数的局部变量会产生错误吗？答案是不会，因为每个线程有自己的栈，局部变量保存在自己的栈中.[https://www.cnblogs.com/binghe001/p/12808419.html]
2 ) 线程时序控制

2 CAS无锁化编程

CAS是一种无锁算法(编程)。
保证操作的原子性.
有3个操作数：内存值V、旧的预期值A、要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。

do{
  备份旧数据；
  基于旧数据构造新数据；
}while(!CAS( 内存地址，备份的旧数据，新数据 ))

API: compareAndSetHead,compareAndSetTail,compareAndSetWaitStatus

3 锁的类型:乐观锁和悲观锁

1 ) 乐观锁: 就是不加锁。通过cas实现.
原理：先记录访问version,通过cas写变量，提交的时候version没变则提交成功，如果version改变则提交失败.
2 ) 悲观锁就是排他锁就是通常所说的锁,上锁之后,其他线程不允许进入

优缺点：悲观锁缺点每次都加锁，开销大。同时限制了只读不写的线程. 乐观锁缺点是如果修改频繁，造成提交失败多，开销大.

4 AQS（AbstractQueuedSynchronizier）

AQS：它负责管理多线程的调度.是一个用于构建锁和同步容器的框架;本质是同步队列. 它是Cas 的包装类(封装了cas操作，增加queue和相关链表管理).
作用: 各种同步工具锁的基础，比如ReentrantLock, CyclicBairier都是基于AQS来实现的.
AQS本身很少直接被使用，它提供了tryAcquire等api接口封装了cas操作，给应用层锁使用。
cas->AQS->ReentrantLock:

技术分享图片

API: Acquire,tryAcquire,addWaiter()和acquireQueued()
AQS应用锁类型: 两种资源共享方式：Exclusive（独占，只有一个线程能执行，如ReentrantLock）和 Share（共享，多个线程可同时执行，如Semaphore/CountDownLatch）。

5 应用层锁

1 ）基于AQS

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ReentrantLock锁的流程

ReentrantLock先通过CAS尝试获取锁，
1. 如果此时锁已经被占用，该线程加入AQS队列并wait()
2. 当前驱线程的锁被释放，挂在CLH队列为首的线程就会被notify()，然后继续CAS尝试获取锁，此时：
  1. 非公平锁，如果有其他线程尝试lock()，有可能被其他刚好申请锁的线程抢占。
  2. 公平锁，只有在CLH队列头的线程才可以获取锁，新来的线程只能插入到队尾。

（注：ReentrantLock默认是非公平锁，也可以指定为公平锁）

CountDownLatch&CyclicBarrier

CyclicBarrier以及和CountDownLatch的使用实例： https://www.cnblogs.com/twoheads/p/9555867.html

2 ）基于 ReentrantLock 和 Condition（AQS实现）

BlockingQueued 队列：
1. ArrayBlockingQueued 2. LinkedBlockingQueue3. PriorityBlockingQueue

DelayQueue 5. SynchronousQueue6.LinkedTransferQueue7.LinkedBlockingDeque

6 源码分析--AOS源码

实现原理：将多个线程放入一个queue同一个调度，loop轮询这个queue查看哪个轮到放入cpu执行.
以公平锁为例: queue中线程顺序执行. 第一个线程执行，第二个线程等待唤醒，第三个及以后休眠。第一个线程结束使用pthread_cond_signal 唤醒pthread_cond_wait.
核心函数 acquire()

调用自定义同步器的tryAcquire()尝试直接去获取资源，如果成功则直接返回；
没成功，则addWaiter()将该线程加入等待队列的尾部，并标记为独占模式；
acquireQueued()使线程在等待队列中休息，有机会时（轮到自己，会被unpark()）会去尝试获取资源。获取到资源后才返回。如果在整个等待过程中被中断过，则返回true，否则返回false。
如果线程在等待过程中被中断过，它是不响应的。只是获取资源后才再进行自我中断selfInterrupt()，将中断补上。

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在不同的类中，acquire和release操作的名字和形式会各有不同。例如：Lock.lock，Semaphore.acquire，CountDownLatch.await和FutureTask.get，在这个框架里，这些方法都是acquire操作。

参考: AQS源码分析：Java并发之AQS详解 https://www.cnblogs.com/waterystone/p/4920797.html

从ReentrantLock的实现看AQS的原理及应用 https://tech.meituan.com/2019/12/05/aqs-theory-and-apply.html ---AOS,ReentrantLock源码分析，比较好的地方是将call ladder分成不同的层，分析源码有流程图

线程池系列之 FutureTask 及其底层实现 https://blog.csdn.net/xiaoqi44325234/article/details/106344127---将futuretask的所有函数都写了commen