JAVA并发包——锁

1.java多线程中，可以使用synchronized关键字来实现线程间的同步互斥工作，其实还有个更优秀的机制来完成这个同步互斥的工作——Lock对象，主要有2种锁：重入锁和读写锁，它们比synchronized具有更强大的功能，并且有嗅探锁定、多路分支等功能。

2.ReentrantLock（重入锁）

重入锁，在需要进行同步的代码部分加上锁定，但不要忘记最后一定要释放锁定，否则会造成锁永远无法释放，其他线程永远进不来的结果（使用起来跟synchronized很像，并且，在jdk1.8之前，ReentrantLock比synchronized性能好，jdk1.8对synchronized做了优化，性能接近了。但是ReentrantLock比synchronized灵活）

代码示例：

package lock020;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class UseReentrantLock {
	
	private Lock lock = new ReentrantLock();
	
	public void method1(){
		try {
			lock.lock();
			System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "进入method1..");
			Thread.sleep(1000);
			System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "退出method1..");
			Thread.sleep(1000);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			
			lock.unlock();
		}
	}

	public static void main(String[] args) {

		final UseReentrantLock ur = new UseReentrantLock();
		Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				ur.method1();
			}
		}, "t1");

		t1.start();

		Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				ur.method1();
			}
		}, "t2");

		t2.start();

		try {
			Thread.sleep(10);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		//System.out.println(ur.lock.getQueueLength());
	}
	
	
}

执行以后，可以发现，t1和t2是串行执行method1的

3.ReentrantLock锁的等待与通知

synchronized关键字里，有Object的wait()方法和notify()/notifyAll()方法进行多线程之间的工作协调。而同样的，Lock也有自己的等待/通知类，它就是Condition。这个Condition一定是针对某一把具体的锁的，就是说，只有有锁的基础之才会产生Condition

代码实现：

package lock020;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class UseCondition {

	private Lock lock = new ReentrantLock();
	private Condition condition = lock.newCondition();
	
	public void method1(){
		try {
			lock.lock();
			System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "进入等待状态..");
			Thread.sleep(3000);
			System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "释放锁..");
			condition.await();	// Object wait，释放锁
			System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() +"继续执行...");
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			lock.unlock();
		}
	}
	
	public void method2(){
		try {
			lock.lock();
			System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "进入..");
			Thread.sleep(3000);
			System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "发出唤醒..");
			condition.signal();		//Object notify
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			lock.unlock();
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		
		final UseCondition uc = new UseCondition();
		Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				uc.method1();
			}
		}, "t1");
		Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				uc.method2();
			}
		}, "t2");

		t1.start();
		t2.start();
	}
	
	
	
}

以上代码，实现了wait/nofity的功能

ps：不同的线程之间，可以用不同的Condition对象来进行通信。例如t1唤醒t2用 Condition1，t3唤醒t4用Condition2，这也是比wait/notify灵活的地方

3.公平锁和非公平锁

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公平锁的作用就是严格按照线程启动的顺序来执行的，不允许其他线程插队执行的；而非公平锁是允许插队的。（默认是非公平锁）

可以通过构造方法指定参数是ture（公平）或者false（非公平），一般说来，非公平锁比公平锁性能要好，因为公平锁要维护顺序

4.ReentrantLock锁与synchronized的区别

类别	synchronized	Lock
存在层次	Java的关键字，在jvm层面上	是一个类
锁的释放	1、以获取锁的线程执行完同步代码，释放锁 2、线程执行发生异常，jvm会让线程释放锁	在finally中必须释放锁，不然容易造成线程死锁
锁的获取	假设A线程获得锁，B线程等待。如果A线程阻塞，B线程会一直等待	分情况而定，Lock有多个锁获取的方式，具体下面会说道，大致就是可以尝试获得锁，线程可以不用一直等待
锁状态	无法判断	可以判断
锁类型	可重入不可中断非公平	可重入可判断可公平（两者皆可）
性能	少量同步	大量同步

5.ReenTrantReadWriteLock（读写锁）

核心其实就是实现读写分离。在高并发的情况下，尤其是读多写少的情况下，性能远高于重入锁

之前的ReentrantLock和synchronized的使用时，同一时间内，只能一个线程访问被锁定的代码。读写锁不同，其本质是2个锁，即读锁和写锁。在读锁下，多个线程可以并发访问，但是在写锁下，只能串行访问

口诀：读读共享，写写互斥，读写互斥

代码示例：

package lock021;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock.ReadLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock.WriteLock;

public class UseReentrantReadWriteLock {

	private ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
	private ReadLock readLock = rwLock.readLock();
	private WriteLock writeLock = rwLock.writeLock();
	
	public void read(){
		try {
			readLock.lock();
			System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "进入...");
			Thread.sleep(3000);
			System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "退出...");
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			readLock.unlock();
		}
	}
	
	public void write(){
		try {
			writeLock.lock();
			System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "进入...");
			Thread.sleep(3000);
			System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "退出...");
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			writeLock.unlock();
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		
		final UseReentrantReadWriteLock urrw = new UseReentrantReadWriteLock();
		
		Thread tr1 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				urrw.read();
			}
		}, "t1");
		Thread tr2 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				urrw.read();
			}
		}, "t2");
		Thread tw3 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				urrw.write();
			}
		}, "t3");
		Thread tw4 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				urrw.write();
			}
		}, "t4");		
		
		tr1.start();
		tr2.start();

		tw3.start();
		tw4.start();

	}
}

模拟代码可发现：

如果是都是读操作，基本是同时进行的

如果有写操作，是要锁定的

6.锁的优化

（1）避免死锁

（2）减小锁的持有时间

（3）减小锁的粒度

（4）锁的分离

（5）尽量使用无锁的操作，如原子操作（Atomic类系列）、volatile关键字

7.分布式锁的概念

2台机器都部署了项目，显然，运行的jvm是不同的，如果t1线程在机器A，t2线程在机器B，同时要访问同一段锁定的代码块

显然，jvm的锁机制是无法处理这种情况的，这时候要考虑第三方帮助实现，如zookkeeper

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