一、公平锁与非公平锁
1.1 概述
公平锁： 是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。
非公平锁： 是指在多线程获取锁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到锁，在高并发的情况下，有可能造成优先级反转或者饥饿现象。饥饿现象就是低优先级的线程可能一直拿不到锁，而一直处于等待状态。
1.2 区别
公平锁：Threads acquire a fair lock in the order in which they requested it.
公平锁，就是很公平，在并发环境中，每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，否则就会加入到等待队列中，以后会按照 FIFO 的规则从队列中取到自己。
非公平锁：a nonfair lock permits barging: threads requesting a lock can jump ahead of the queue of waiting threads if the lock happens to be available when it is requested. 非公平锁比较粗鲁，上来就直接尝试占有锁，如果尝试失败，就再采用类似公平锁那种方式。而且，非公平锁比公平锁的吞吐量大。
1.3 Java 中的一些公平锁和非公平锁
- java 中的
ReentrantLock，默认是非公平锁，当参数 fair 为 true 时，就是公平锁。
java
代码解读
复制代码
/**
* 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();
}
synchronized也是一种非公平锁。
二、可重入锁与不可重入锁
2.1 概述
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，内层递归函数仍然能获取该锁的代码，在同一个线程在外层方法获取锁的时候，在进入内层方法会自动获取锁，也就是说，线程可以进入任何一个它已经拥有的锁所同步着的代码块。可重入锁最大的作用就是避免死锁。
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。
2.2 java 中的可重入锁
2.2.1 synchronized 锁
java
代码解读
复制代码
class Phone {
public synchronized void sendSMS() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " send SMS...");
sendEmail();
}
public synchronized void sendEmail() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " send email...");
}
}
public class ReentrantLockDemo {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
new Thread(() -> {
phone.sendSMS();
}, "Thread1").start();
new Thread(() -> {
phone.sendSMS();
}, "Thread2").start();
}
}
2.2.2 ReentrantLock
java
代码解读
复制代码
class Phone implements Runnable {
Lock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
get();
}
public void get() {
lock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get method...");
set();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void set() {
lock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " set method...");
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
public class ReentrantLockDemo {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
Thread thread3 = new Thread(phone, "Thread3");
Thread thread4 = new Thread(phone, "Thread4");
thread3.start();
thread4.start();
}
}
2.3 面试题
使用ReentrantLock时，如果加入两层锁呢，程序是直接报编译错误，还是正常运行，正常运行的话，能得到预期的结果吗？
java
代码解读
复制代码
class Phone implements Runnable {
// ...
public void get() {
lock.lock();
lock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get method...");
set();
} finally {
lock.unlock();
lock.unlock();
}
}
// ...
}
当缺少unlock()时（也就是，lock和 unlock不是一一对应，lock比unlock多 ），程序不会报编译错误，但得不到预期的结果，从下面可以看出，程序一直处于运行的状态：
当缺少lock()时（也就是，unlock比lock多 ），此时，程序也不会报编译错误，控制台也输出了结果，但是抛出了IllegalMonitorStateException异常。
三、自旋锁
3.1 概述
自旋锁是指尝试获取锁的线程不会立即阻塞，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下文切换的消耗，缺点是循环会消耗CPU。
3.2 java 中的自旋锁
java
代码解读
复制代码
// Unsafe.java
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
int var5;
do {
var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
} while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
return var5;
}
3.3 手写一个自旋锁
java
代码解读
复制代码
public class SpinLockDemo {
AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();
public void myLock() {
Thread thread = Thread.currentThread();
System.out.println(thread.getName() + " come in...");
while (!atomicReference.compareAndSet(null, thread)) {
}
}
public void myUnLock() {
Thread thread = Thread.currentThread();
atomicReference.compareAndSet(thread, null);
System.out.println(thread.getName() + " come out...");
}
public static void main(String[] args) {
SpinLockDemo spinLockDemo = new SpinLockDemo();
new Thread(() -> {
spinLockDemo.myLock();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
spinLockDemo.myUnLock();
}, "Thread1").start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(() -> {
spinLockDemo.myLock();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
spinLockDemo.myUnLock();
}, "Thread2").start();
}
}
四、写锁（独占锁）、读锁（共享锁）和互斥锁
4.1 概述
独占锁： 指该锁一次只能被一个线程所持有。对ReentrantLock和Synchronized而言都是独占锁。
共享锁： 指该锁可被多个线程所持有。
对ReentrantReadWriteLock其读锁是共享锁，其写锁是独占锁。
读锁的共享锁可保证并发读是非常高效的，读写，写读，写写的过程是互斥的。
4.2 示例（模拟缓存）
4.2.1 加锁前：
数据写入的时候，被打断：
java
代码解读
复制代码
class MyCache {
private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
public void put(String key, Object value) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在写入：" + key);
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
map.put(key, value);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 写入完成");
}
public void get(String key) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在读取");
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
Object result = map.get(key);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 读取完成：" + result);
}
}
public class ReadWriteLockDemo {
public static void main(String[] args) {
MyCache myCache = new MyCache();
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
final int temp = i;
new Thread(() -> {
myCache.put(temp + "", temp + "");
}, String.valueOf(i)).start();
}
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
final int temp = i;
new Thread(() -> {
myCache.get(temp + "");
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}
4.2.2 加锁后：
写入时正常，不会中断；读取时，可以共享锁。
java
代码解读
复制代码
class MyCache {
private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
private ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
public void put(String key, Object value) {
rwLock.writeLock().lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在写入：" + key);
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
map.put(key, value);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 写入完成");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
rwLock.writeLock().unlock();
}
}
public void get(String key) {
rwLock.readLock().lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在读取");
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
Object result = map.get(key);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 读取完成：" + result);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
rwLock.readLock().unlock();
}
}
}
