Java多線程--JUC-Lock鎖（ReentrantLock、AQS）
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java.util.concurrent 在并發(fā)編程中使用的工具類，其重點有l(wèi)ock鎖、輔助工具類、Atomic原子類以及并發(fā)集合框架等。
lock 最 常 用 的 類 就 是 ReentrantLock ， 其 底 層 實 現(xiàn) 使 用 的 是AbstractQueuedSynchronizer（AQS）
Java是如何實現(xiàn)原子操作？
在Java中可以通過鎖和循環(huán)CAS的方式來實現(xiàn)原子操作
如：Atomic原子類（循環(huán)CAS操作直到成功）
AQS（自旋、LockSupport、CAS）
AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是一個抽象同步框架，可以用來實現(xiàn)一個依賴狀態(tài)的同步器，也就是隊列同步器。多線程訪問共享資源的同步器。
AQS 有?個 state 標記位，值為1 時表示有線程占?，其他線程需要進?到同步隊列等待，同步隊列是?個雙向鏈表。
當(dāng)獲得鎖的線程需要等待某個條件時，會進? condition 的等待隊列，等待隊列可以有多個。
當(dāng) condition 條件滿?時，線程會從等待隊列重新進?同步隊列進?獲取鎖的競爭。
AQS 原理
Node內(nèi)部類構(gòu)成的?個雙向鏈表結(jié)構(gòu)的同步隊列，通過控制（volatile的int類型）state狀態(tài)來判斷鎖的狀態(tài)，對于?可重?鎖狀態(tài)不是0則去阻塞；
對于可重?鎖如果是0則執(zhí)?，?0則判斷當(dāng)前線程是否是獲取到這個鎖的線程，是的話把state狀態(tài)＋1，?如重?5次，那么state=5。?在釋放鎖的時候，同樣需要釋放5次直到state=0其他線程才有資格獲得鎖
AQS加鎖過程
AQS兩種資源共享?式
Exclusive：獨占，只有?個線程能執(zhí)?，如ReentrantLock
Share：共享，多個線程可以同時執(zhí)?，如Semaphore、CountDownLatch、ReadWriteLock，CyclicBarrier
ReentrantLock（可重入鎖）
什么是 “可重入”
可重入就是說某個線程已經(jīng)獲得某個鎖，可以再次獲取鎖而不會出現(xiàn)死鎖（如同計數(shù)器++而已），可重入鎖又名遞歸鎖，是指在同一個線程在外層方法獲取鎖的時候，再進入該線程的內(nèi)層方法會自動獲取鎖（前提鎖對象得是同一個對象或者class），一定程度上避免死鎖。
ReentrantLock 是如何實現(xiàn)可重?性的 ？
內(nèi)部?定義了同步器 Sync，加鎖的時候通過CAS 算法 ，將線程對象放到?個雙向鏈表 中，每次獲取鎖的時候 ，看下當(dāng)前維 護的那個線程ID和當(dāng)前請求的線程ID是否?樣，?樣就可重?了；
synchronized與ReentrantLock區(qū)別
?都是可重?鎖；ReentrantLock是顯示獲取和釋放鎖，synchronized是隱式；
?ReentrantLock更靈活可以知道有沒有成功獲取鎖，可以定義讀寫鎖，是api級別，synchronized是JVM級別；
?ReentrantLock可以定義公平鎖；Lock是接?，synchronized是java中的關(guān)鍵字
ReentrantLock 就是基于 AQS 實現(xiàn)的，如下圖所示，ReentrantLock 內(nèi)部有公平鎖和?公平鎖兩種實現(xiàn)，差別就在于新來的線程是否?已經(jīng)在同步隊列中的等待線程更早獲得鎖。
公平鎖：非常公平， 不能夠插隊，必須先來后到！
非公平鎖：非常不公平，可以插隊 （默認都是非公平）,但公平鎖需多維護?個鎖線程隊列，效率低
從圖中可以看到，ReentrantLock??有?個內(nèi)部類Sync，Sync繼承AQS（AbstractQueuedSynchronizer），添加鎖和釋放鎖的?部分操作實際上都是在Sync中實現(xiàn)的。
它有公平鎖FairSync和?公平鎖NonfairSync兩個?類。
ReentrantLock默認使??公平鎖，也可以通過構(gòu)造器來顯示的指定使?公平鎖。
ReentrantLock原理（CAS+AQS）
CAS+AQS隊列來實現(xiàn)
（1）：先通過CAS嘗試獲取鎖， 如果此時已經(jīng)有線程占據(jù)了鎖，那就加?AQS隊列并且被掛起；
（2）：當(dāng)鎖被釋放之后， 排在隊?的線程會被喚醒CAS再次嘗試獲取鎖，
（3）：如果是?公平鎖， 同時還有另?個線程進來嘗試獲取可能會讓這個線程搶到鎖；
（4）：如果是公平鎖， 會排到隊尾，由隊?的線程獲取到鎖。
ReentrantLock如何避免死鎖?
?響應(yīng)中斷l(xiāng)ockInterruptibly（）
?可輪詢鎖tryLock（）
?定時鎖tryLock（long time）
tryLock 和 lock 和 lockInterruptibly 的區(qū)別
（1）：tryLock 能獲得鎖就返回 true，不能就?即返回 false， （2）：tryLock（long timeout，TimeUnit unit），可以增加時間限制，如果超過該時間段還沒獲得
鎖，返回 false
（3）：lock 能獲得鎖就返回 true，不能的話?直等待獲得鎖
JUC輔助工具類—Semaphore（計數(shù)信號量）
和 ReentrantLock 實現(xiàn)?式類似，Semaphore 也是基于 AQS 的，差別在于 ReentrantLock 是獨占鎖，Semaphore 是共享鎖。
什么是信號量Semaphore（共享鎖）
信號量是?種固定資源的限制的?種并發(fā)?具包，基于AQS實現(xiàn)的，在構(gòu)造的時候會設(shè)置?個值，代表著資源數(shù)量。信號量主要是應(yīng)?于是?于多個共享資源的互斥使?，和?于并發(fā)線程數(shù)的控制（druid的數(shù)據(jù)庫連接數(shù)，就是?這個實現(xiàn)的），信號量也分公平和?公平的情況，基本?式和reentrantLock差不多，在請求資源調(diào)?task時，會??旋的?式減1，如果成功，則獲取成功了，如果失敗，導(dǎo)致資源數(shù)變?yōu)榱?，就會加?隊列??去等待。調(diào)?release的時候會加?，補充資源,并喚醒等待隊列。
過程：
semaphore.acquire() 獲得，假設(shè)如果已經(jīng)滿了，等待，等待被釋放為止！
semaphore.release(); 釋放，會將當(dāng)前的信號量釋放 + 1，然后喚醒等待的線程！
作用：多個共享資源互斥的使用！并發(fā)限流，控制最大的線程數(shù)！
Semaphore 應(yīng)?
acquire（） release（） 可?于對象池，資源池的構(gòu)建，?如靜態(tài)全局對象池，數(shù)據(jù)庫連接池；
可創(chuàng)建計數(shù)為1的S，作為互斥鎖（?元信號量）
JUC輔助工具類—CountDownLatch
允許一個或多個線程等待直到在其他線程中執(zhí)行的一組操作完成的同步輔助，用來協(xié)調(diào)多個線程之間的同步，或者說起到線程之間的通信。
能夠使一個線程在等待另外一些線程完成各自工作之后，再繼續(xù)執(zhí)行。
過程：
countDownLatch.countDown(); // 數(shù)量-1
countDownLatch.await(); // 等待計數(shù)器歸零，然后再向下執(zhí)行
每次有線程調(diào)用 countDown() 數(shù)量-1，假設(shè)計數(shù)器變?yōu)?，countDownLatch.await() 就會被喚醒，繼續(xù)執(zhí)行！
CountDownLatch的不足
CountDownLatch是一次性的，計算器的值只能在構(gòu)造方法中初始化一次，之后沒有任何機制再次對其設(shè)置值，當(dāng)CountDownLatch使用完畢后，它不能再次被使用
JUC輔助工具類—CyclicBarrier（加法計數(shù)器）
CyclicBarrier字面意思是“可重復(fù)使用的柵欄”，它是 ReentrantLock 和 Condition 的組合使用。
允許一組線程全部等待彼此達到共同屏障點的同步輔助。循環(huán)阻塞在涉及固定大小的線程方的程序中很有用，這些線程必須偶爾等待彼此。屏障被稱為循環(huán) ，因為它可以在等待的線程被釋放之后重新使用。
如旅游時要等全部人都到齊了才出發(fā)，比賽時要等運動員都上場后才開始。
CyclicBarrier與CountDownLatch的區(qū)別
CountDownLatch和CyclicBarrier的比較
?CountDownLatch是線程組之間的等待，即一個(或多個)線程等待N個線程完成某件事情之后再執(zhí)行；而CyclicBarrier則是線程組內(nèi)的等待，即每個線程相互等待，即N個線程都被攔截之后，然后依次執(zhí)行。
? CountDownLatch是減計數(shù)方式，而CyclicBarrier是加計數(shù)方式。
?CountDownLatch計數(shù)為0無法重置，而CyclicBarrier計數(shù)達到初始值，則可以重置。
?CountDownLatch不可以復(fù)用，而CyclicBarrier可以復(fù)用。
ReentrantReadWriteLock讀寫鎖（非公平鎖）
對共享資源有讀和寫的操作，且寫操作沒有讀操作那么頻繁。在沒有寫操作的時候，多個線程同時讀一個資源沒有任何問題，所以應(yīng)該允許多個線程同時讀取共享資源；但是如果一個線程想去寫這些共享資源，就不應(yīng)該允許其他線程對該資源進行讀和寫的操作了
ReentrantReadWriteLock 能夠兼顧數(shù)據(jù)操作的原子性和讀寫的性能。
讀可以被多線程同時讀，但寫只能一個線程寫
獨占鎖（寫鎖） 一次只能被一個線程占有
共享鎖（讀鎖） 多個線程可以同時占有
ReadWriteLock
讀-讀 可以共存！
讀-寫 不能共存！
寫-寫 不能共存！
讀鎖
讀鎖是一個共享鎖。讀鎖是 ReentrantReadWriteLock 的內(nèi)部靜態(tài)類，它的 lock()、trylock()、unlock() 都是委托 Sync 類實現(xiàn)。
Sync 是真正實現(xiàn)讀寫鎖功能的類，它繼承AbstractQueuedSynchronizer
寫鎖
寫鎖是一個排他鎖。寫鎖也是 ReentrantReadWriteLock 的內(nèi)部靜態(tài)類，它的 lock()、trylock()、unlock() 也都是委托 Sync 類實現(xiàn)。寫鎖的代碼類似于讀鎖，但是在同一時刻寫鎖是不能被多個線程所獲取，它是獨占式鎖。
寫鎖可以降級成讀鎖
鎖降級
鎖降級是指先獲取寫鎖，再獲取讀鎖，然后再釋放寫鎖的過程 。鎖降級是為了保證數(shù)據(jù)的可見性。鎖降級是 ReentrantReadWriteLock 重要特性之一。
值得注意的是，ReentrantReadWriteLock 并不能實現(xiàn)鎖升級
如果讀寫鎖當(dāng)前沒有讀者，也沒有寫者，那么寫者可以立刻獲的讀寫鎖，否則必須自旋，直到?jīng)]有任何的寫鎖或者讀鎖存在。如果讀寫鎖沒有寫鎖，那么讀鎖可以立馬獲取，否則必須等待寫鎖釋放。(但是有一個例外，就是讀寫鎖中的鎖降級操作，當(dāng)同一個線程獲取寫鎖后，在寫鎖沒有釋放的情況下可以獲取讀鎖再釋放讀鎖這就是鎖降級的一個過程)
ReentrantReadWriteLock 讀寫鎖適用于讀多寫少的場景，以提高系統(tǒng)的并發(fā)性
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