公平和非公平锁
- 公平锁：是指多个线程按照申请的顺序来获取值。在并发环境中，每一个线程在获取锁时会先查看此锁维护的等待队列，如果为空，或者当前线程是等待队列的第一个就占有锁，否者就会加入到等待队列中，以后会按照 FIFO 的规则获取锁
- 非公平锁：是指多个线程获取值的顺序并不是按照申请锁的顺序，有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁。在并发环境中一上来就尝试占有锁，如果失败再进行排队，可能会造成优先级翻转或者饥饿现象
// 常用的ReentrantLock无参构造默认是非公平锁 /**
* Creates an instance of {@code ReentrantLock}.
* This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}.
*/
public ReentrantLock() {
sync = new NonfairSync();
} /**
* Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the
* given fairness policy.
*
* @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
*/
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
可重入锁和不可重入锁
- 可重入锁：指的是同一个线程外层函数获得锁之后，内层仍然能获取到该锁，在同一个线程在外层方法获取锁的时候，在进入内层方法或会自动获取该锁
- 不可重入锁： 即若当前线程执行某个方法已经获取了该锁，那么在方法中尝试再次获取锁时，就会获取不到被阻塞
/**
* 可重入锁实现
*/
public class ReentrantLock {
boolean isLocked = false;
Thread lockedBy = null;
int lockedCount = 0;
public synchronized void lock() throws InterruptedException {
Thread thread = Thread.currentThread();
while (isLocked && lockedBy != thread) {
wait();
}
isLocked = true;
lockedCount++;
lockedBy = thread;
} public synchronized void unlock() {
if (Thread.currentThread() == lockedBy) {
lockedCount--;
if (lockedCount == 0) {
isLocked = false;
notify();
}
}
}
}/**
* 测试类
*/
public class Count {
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void print() throws InterruptedException{
lock.lock();
doAdd();
lock.unlock();
} private void doAdd() throws InterruptedException {
lock.lock();
// do something
System.out.println("ReentrantLock");
lock.unlock();
} /**
* 发现可以输出 ReentrantLock，我们设计两个线程调用 print() 方法，第一个线程调用 print() 方法获取锁，进入 lock() 方法，由于初始 lockedBy 是 null，所以不会进入 while 而挂起当前线程，而是是增量 lockedCount 并记录 lockBy 为第一个线程。接着第一个线程进入 doAdd() 方法，由于同一进程，所以不会进入 while 而挂起，接着增量 lockedCount，当第二个线程尝试lock，由于 isLocked=true，所以他不会获取该锁，直到第一个线程调用两次 unlock() 将 lockCount 递减为0，才将标记为 isLocked 设置为 false
*/
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Count count = new Count();
count.print();
}
}
/**
* 不可重入锁实现
*/
public class NotReentrantLock {
private boolean isLocked = false;
public synchronized void lock() throws InterruptedException {
while (isLocked) {
wait();
}
isLocked = true;
}
public synchronized void unlock() {
isLocked = false;
notify();
}
}/**
* 测试
*/
public class Count {
NotReentrantLock lock = new NotReentrantLock();
public void print() throws InterruptedException{
lock.lock();
doAdd();
lock.unlock();
} private void doAdd() throws InterruptedException {
lock.lock();
// do something
lock.unlock();
} /**
* 当前线程执行print()方法首先获取lock，接下来执行doAdd()方法就无法执行doAdd()中的逻辑，必须先释放锁。这个例子很好的说明了不可重入锁
*/
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Count count = new Count();
count.print();
}
}
synchronized 和 ReentrantLock 都是可重入锁
自旋锁
概念：是指定尝试获取锁的线程不会立即堵塞，而是采用循环的方式去尝试获取锁，这样的好处是减少线程上线文切换的消耗，缺点就是循环会消耗 CPU
/**
* 自选锁实现
*/
public class SpinLock {
private AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();
private void lock () {
System.out.println(Thread.currentThread() + " coming...");
while (!atomicReference.compareAndSet(null, Thread.currentThread())) {
// loop
}
} private void unlock() {
Thread thread = Thread.currentThread();
atomicReference.compareAndSet(thread, null);
System.out.println(thread + " unlock...");
} public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
SpinLock spinLock = new SpinLock();
new Thread(() -> {
spinLock.lock();
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("hahaha");
spinLock.unlock(); }).start(); Thread.sleep(1); new Thread(() -> {
spinLock.lock();
System.out.println("hehehe");
spinLock.unlock();
}).start();
}
}/**
* 输出内容：
* Thread[Thread-0,5,main] coming...
* Thread[Thread-1,5,main] coming...
* hahaha
* Thread[Thread-0,5,main] unlock...
* hehehe
* Thread[Thread-1,5,main] unlock...
*
* 获取锁的时候，如果原子引用为空就获取锁，不为空表示有人获取了锁，就循环等待，借鉴CAS底层实现
*/
独占锁（写锁）/共享锁（读锁）
- 独占锁：指该锁一次只能被一个线程持有
- 共享锁：该锁可以被多个线程持有
对于 ReentrantLock 和 synchronized 都是独占锁；对于 ReentrantReadWriteLock 其读锁是共享锁而写锁是独占锁。读锁的共享可保证并发读是非常高效的，读写、写读和写写的过程是互斥的
/**
* 读写锁的应用
*/
public class MyCache { private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>(); private ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
WriteLock writeLock = lock.writeLock();
ReadLock readLock = lock.readLock(); /**
* 独占锁（写锁）
*/
public void put(String key, Object value) {
try {
writeLock.lock();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在写入...");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
map.put(key, value);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 写入完成，写入结果是 " + value);
} finally {
writeLock.unlock();
}
} /**
* 共享锁（读锁）
*/
public void get(String key) {
try {
readLock.lock();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在读...");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
Object res = map.get(key);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 读取完成，读取结果是 " + res);
} finally {
readLock.unlock();
}
}
}/**
* 测试代码
*/
public class ReadWriteLockDemo {
public static void main(String[] args) {
MyCache cache = new MyCache(); for (int i = 0; i < 5; i++) {
final int temp = i;
new Thread(() -> {
cache.put(temp + "", temp + "");
}).start();
} for (int i = 0; i < 5; i++) {
final int temp = i;
new Thread(() -> {
cache.get(temp + "");
}).start();
}
}
}
执行结果：
Thread-0 正在写入...
Thread-0 写入完成，写入结果是 0
Thread-1 正在写入...
Thread-1 写入完成，写入结果是 1
Thread-2 正在写入...
Thread-2 写入完成，写入结果是 2
Thread-3 正在写入...
Thread-3 写入完成，写入结果是 3
Thread-4 正在写入...
Thread-4 写入完成，写入结果是 4
Thread-5 正在读...
Thread-7 正在读...
Thread-8 正在读...
Thread-6 正在读...
Thread-9 正在读...
Thread-5 读取完成，读取结果是 0
Thread-7 读取完成，读取结果是 2
Thread-8 读取完成，读取结果是 3
Thread-6 读取完成，读取结果是 1
Thread-9 读取完成，读取结果是 4能保证读写、写读和写写的过程是互斥的时候是独享的，读读的时候是共享的
