Lock锁
1、简介
1、从Java5开始，Java提供了一种功能更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对象来实现同步，在这种机制下，同步锁由Lock对象充当。
2、Lock 提供了比synchronized方法和synchronized代码块更广泛的锁定操作，Lock允许实现更灵活的结构，可以具有差别很大的属性，并且支持多个相关的Condition对象。
3、Lock是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。通常，锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。
4、某些锁可能允许对共享资源并发访问，如ReadWriteLock（读写锁），Lock、ReadWriteLock是Java5提供的两个根接口，并为Lock 提供了ReentrantLock（可重入锁）实现类，为ReadWriteLock提供了ReentrantReadWriteLock 实现类。
5、Java8新增了新型的StampedLock类，在大多数场景中它可以替代传统的ReentrantReadWriteLock。ReentrantReadWriteLock 为读写操作提供了三种锁模式：Writing、ReadingOptimistic、Reading。
2、Lock锁使用
class
X{
//定义锁对象
private
final
ReentrantLock lock=
new
ReentrantLock();
//定义需要保证线程安全的方法
public
void
m() {
//加锁
lock.lock();
try
{
//需要保证线程安全的代码
}
finally
{
lock.unlock();
}
}
}
ReentranLock
1、简介
在Java多线程中，可以使用synchronized关键字来实现线程之间同步互斥，但在JDK1.5中新增加了ReentrantLock类也能达到同样的效果，并且在扩展功能上也更加强大，比如具有嗅探锁定、多路分支通知等功能，而且在使用上也比synchronized更加的灵活。
2、使用ReentranLock实现同步
既然ReentrantLock类在功能上相比synchronized更多，那么就以一个初步的程序示例来介绍一下ReentrantLock类的使用。
运行结果：
从运行的结果来看，当前线程打印完毕之后将锁进行释放，其他线程才可以继续打印。线程打印的数据是分组打印，因为当前线程已经持有锁，但线程之间打印的顺序是随机的。lock.lock()是对当前线程加锁，当线程执行完毕后调用lock.unlock()释放锁，这时候其他线程可以去获取锁，至于是哪一个线程可以争抢到锁还是看CPU的调度
3、使用Condition实现等待/通知：错误用法与解决
关键字synchronized与wait()和notify()/notifyAll()方法相结合可以实现等待/通知模式，类ReentrantLock也可以实现同样的功能，但需要借助于Condition对象。Condition类是在JDK5中出现的技术，使用它有更好的灵活性，比如可以实现多路通知功能，也就是在一个Lock对象里面可以创建多个Condition（即对象监视器）实例，线程对象可以注册在指定的Condition中，从而可以有选择性地进行线程通知，在调度线程上更加灵活。
在使用notify（O/notifyAll0方法进行通知时，被通知的线程却是由JVM随机选择的。但使用ReentrantLock结合Condition类是可以实现前面介绍过的“选择性通知”，这个功能是非常重要的，而且在Condition类中是默认提供的。
而synchronized就相当于整个Lock对象中只有一个单一的Condition对象，所有的线程都注册在它一个对象的身上。线程开始notifyAll()时，需要通知所有的WAITING线程，没有选择权，会出现相当大的效率问题。
package
Thread05;
import
java.util.concurrent.locks.Condition;
import
java.util.concurrent.locks.Lock;
import
java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
class
MyService{
private
Lock lock=
new
ReentrantLock();
private
Condition condition=lock.newCondition();
public
void
await() {
try
{
lock.lock();
System.out.println(
"A"
);
condition.await();
System.out.println(
"B"
);
}
catch
(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
finally
{
lock.unlock();
System.out.println(
"锁释放了"
);
}
}
}
class
MyThread
extends
Thread{
private
MyService service;
public
MyThread(MyService service) {
this
.service=service;
}
@Override
public
void
run() {
service.await();
}
}
public
class
LockTest {
public
static
void
main(String[] args) {
MyService service=
new
MyService();
MyThread thread=
new
MyThread(service);
thread.start();
}
}
输出结果：
我们可以看到输出结果只有一个A，并没有其他的输出，这是因为调用Condition的await()方法，使当前执行任务的线程进入了等待的状态
注意：在使用Condition方法时要先调用lock.lock()代码获得同步监视器
4、正确使用Condition实现等待/通知
运行结果：
成功实现等待/通知模式
Object类中的wait()方法相当于Condition类中的await()方法，Object类中的wait(long timeout)方法相当于Condition类中的await(long time,TimeUnit unit)方法。Object类中的notify()方法相当于Condition类中的signal()方法。Object类中的notifyAll()方法相当于Condition类中的signalAll()方法。
5、使用多个Condition实现通知所有线程
前面使用一个Condition对象来实现等待/通知模式，其实Condition对象也可以创建多个。那么一个Condition对象和多个Condition对象在使用上有什么区别呢？
运行结果：
6、使用多个Condition实现通知部分线程
运行结果：
上面的代码实现通知部分线程，定义了两个Condition，在测试类中只是唤醒了A，从输出结果可以看出，线程A被唤醒了，线程B依然处于等待状态
7、实现生产者/消费者模式：一个生产者一个消费者
运行结果：
上面代码实现了生产者消费者的功能，一个生产一个消费，如果hasValue=false相当于生产者没有生产产品，当前没有可消费的产品，所以调用生产者生产，当hasValue=true说明当前有产品还没有被消费，那么生产者应该停止生产，调用消费者消费
8、实现生产者/消费者模式：多个生产者多个消费者
运行结果：
运行程序后出现了假死，因为出现了生产者释放生产者或者消费者释放消费者的情况，那么该如何解决这个问题呢？在使用synchronized实现生产者消费者的时候我们也遇到过这种情况，当时是使用notifyAll()来解决这个问题的，那么现在使用锁我们则用signalAll()方法来解决死锁问题，将上述代码中signal()方法改成signalAll()即可
修改后程序运行结果如下
程序一直正常运行，没有出现死锁情况
9、公平锁和非公平锁
公平与非公平锁：锁Lock分为“公平锁”和“非公平锁”，公平锁表示线程获取锁的顺序是按照线程加锁的顺序来分配的，即先来先得的FIFO先进先出顺序。而非公平锁就是一种获取锁的抢占机制，是随机获得锁的，和公平锁不一样的就是先来的不一定先得到锁，这个方式可能造成某些线程一直拿不到锁，结果也就是不公平的了。
创建公平锁和非公平锁ReentrantLock lock=new ReentrantLock(boolean a)，创建锁时如果a为true的话，则创建的是公平锁，如果a为false的话，则创建的是非公平锁
公平锁
运行结果：
结果显示输出基本是呈有序的状态，这就是公平锁的特点
非公平锁
运行结果：
★线程Thread-
2
运行了
★线程Thread-
9
运行了
★线程Thread-
7
运行了
★线程Thread-
0
运行了
★线程Thread-
3
运行了
★线程Thread-
1
运行了
★线程Thread-
6
运行了
★线程Thread-
5
运行了
★线程Thread-
4
运行了
ThreadName=Thread-
1
获得锁定
★线程Thread-
8
运行了
ThreadName=Thread-
8
获得锁定
ThreadName=Thread-
2
获得锁定
ThreadName=Thread-
7
获得锁定
ThreadName=Thread-
5
获得锁定
ThreadName=Thread-
3
获得锁定
ThreadName=Thread-
4
获得锁定
ThreadName=Thread-
9
获得锁定
ThreadName=Thread-
0
获得锁定
ThreadName=Thread-
6
获得锁定
非公平锁的运行结果基本上是乱序的，说明先start()启动的线程不代表先获得锁
10、ReentranLock方法概述：
（1）、int getHoldCount()
getHoldCount()的作用是查询当前线程保持此锁定的个数，也就是调用lock()方法的次数。
（2）、int getQueueLength()
getQueueLength()的作用是返回正等待获取此锁定的线程估计数，比如有5个线程，1个线程首先执行awai()方法，那么在调用getQueueLength()方法后返回值是4，说明有4个线程同时在等待lock的释放。
（3）、int getWaitQueueLength(Condition condition)
getWaitQueueLength(Condition condition)的作用是返回等待与此锁定相关的给定条件Condition的线程估计数，比如有5个线程，每个线程都执行了同一个condition对象的await()方法，则调用getWaitQueueLength(Condition condition)方法时返回的int值是5。
（4）、boolean hasQueuedThread(Thread thread)
hasQueuedThread(Thread thread)的作用是查询指定的线程是否正在等待获取此锁定
hasQueuedThreads()的作用是查询是否有线程正在等待获取此锁定。
（5）、boolean hasWaiters(Condition condition)
hasWaiters(Condition condition)的作用是查询是否有线程正在等待与此锁定有关的condition条件。
（6）、boolean isFair()
isFair()的作用是判断是不是公平锁
（7）、boolean isHeldByCurrentThread()
isHeldByCurrentThread的作用是查询当前线程是否保持此锁定
（8）、boolean isLocked()
isLocked()的作用是查询此锁定是否由任意的线程保持
ReentrantReadWriteLock
类ReentrantLock具有完全互斥排他的效果，即同一时间只有一个线程在执行ReentrantLock.lock()方法后面的任务。这样做虽然保证了实例变量的线程安全性，但效率却是非常低下的。所以在JDK中提供了一种读写锁ReentrantReadWriteLock类，使用它可以加快运行效率，在某些不需要操作实例变量的方法中，完全可以使用读写锁ReentrantReadWriteLock 来提升该方法的代码运行速度。
读写锁表示也有两个锁，一个是读操作相关的锁，也称为共享锁；另一个是写操作相关的锁，也叫排他锁。也就是多个读锁之间不互斥，读锁与写锁互斥，写锁与写锁互斥。在没有线程Thread进行写入操作时，进行读取操作的多个Thread都可以获取读锁，而进行写入操作的Thread只有在获取写锁后才能进行写入操作。即多个Thread可以同时进行读取操作，但是同一时刻只允许一个Thread进行写入操作。
一、ReentrantReadWriteLock读读共享
运行结果：
从输出结果打印的时间来看，两个线程几乎同时进入lock()方法后面的代码。说明在此使用了lock.readLock()读锁可以提高程序运行效率，允许多个线程同时执行lock()方法后面的代码。
二、ReentrantReadWriteLock写写互斥
运行结果：
结果显示写锁的效果是同一时间只允许一个线程执行lock()后面的代码
三、ReentrantReadWriteLock读写互斥
运行结果：
从读写的时间上可以看出读写的操作时互斥的