显式锁和AQS | 易学教程

Lock 的标准用法

lock.lock();
try {
     count++;
} finally{
lock.unlock();
}

Lock 的常用 API

ReentrantLock 锁的可重入

“同一个线程对于已经获得到的锁，可以多次继续申请到该锁的使用权”。

而 synchronized 关键字隐式的支持重进入，比如一个 synchronized 修饰的递归方法，在方法执行时，执行线程在获取了锁之后仍能连续多次地获得该锁。

ReentrantLock 在调用 lock() 方法时，已经获取到锁的线程，能够再次调用 lock() 方法获取锁而不被阻塞。

读写锁 ReentrantReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock 其实实现的是 ReadWriteLock 接口。

之前提到锁（如 Mutex 和 ReentrantLock ）基本都是排他锁，这些锁在同一时刻只允许一个线程进行访问，而读写锁在同一时刻可以允许多个读线程访问，但是在写线程访问时，所有的读线程和其他写线程均被阻塞。读写锁维护了一对锁，一个读锁和一个写锁，通过分离读锁和写锁，使得并发性相比一般的排他锁有了很大提升。

一般情况下，读写锁的性能都会比排它锁好，因为大多数场景读是多于写的。在读多于写的情况下，读写锁能够提供比排它锁更好的并发性和吞吐量

Condition 接口

任意一个 Java 对象，都拥有一组监视器方法（定义在 java.lang.Object 上），主要包括 wait() 、 wait(long timeout) 、 notify() 以及 notifyAll() 方法，这些方法与 synchronized 同步关键字配合，可以实现等待 / 通知模式。 Condition 接口也提供了类似 Object 的监视器方法，与 Lock 配合可以实现等待 / 通知模式

condition使用范式

Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
public void conditionWait() throws InterruptedException{
    lock.lock();
    try {
        condition.await();
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}
public void conditionSignal() throws InterruptedException{
    lock.lock();
    try {
        condition.signal();
    } finally {
        lock.unlock();
    }

}

了解 LockSupport

LockSupport 定义了一组的公共静态方法，这些方法提供了最基本的线程阻塞和唤醒功能，而 LockSupport 也成为构建同步组件的基础工具。 LockSupport 定义了一组以 park 开头的方法用来阻塞当前线程，以及 unpark(Thread thread) 方法来唤醒一个被阻塞的线程。

LockSupport 增加了

park(Object blocker) 、

parkNanos(Object blocker,long nanos)

parkUntil(Object blocker,long deadline)

方法，用于实现阻塞当前线程的功能，其中参数 blocker 是用来标识当前线程在等待的对象（以下称为阻塞对象），该对象主要用于问题排查和系统监控。

CLH 队列锁

CLH 队列锁即 Craig, Landin, and Hagersten (CLH) locks ，这三个人的名字首字母组成。

CLH 队列锁也是一种基于链表的可扩展、高性能、公平的自旋锁，申请线程仅仅在本地变量上自旋，它不断轮询前驱的状态，假设发现前驱释放了锁就结束自旋。

当一个线程需要获取锁时：

1. 创建一个的 QNode ，将其中的 locked 设置为 true 表示需要获取锁， myPred 表示对其前驱结点的引用

2. 线程 A 对 tail 域调用 getAndSet 方法，使自己成为队列的尾部，同时获取一个指向其前驱结点的引用 myPred

线程 B 需要获得锁，同样的流程再来一遍

3. 线程就在前驱结点的 locked 字段上旋转，直到前驱结点释放锁 ( 前驱节点的锁值 locked == false)

4. 当一个线程需要释放锁时，将当前结点的 locked 域设置为 false ，同时回收前驱结点

如上图所示，前驱结点释放锁，线程 A 的 myPred 所指向的前驱结点的 locked 字段变为 false ，线程 A 就可以获取到锁。

CLH 队列锁的优点是空间复杂度低（如果有 n 个线程， L 个锁，每个线程每次只获取一个锁，那么需要的存储空间是 O （ L+n ）， n 个线程有 n 个 myNode ， L 个锁有 L 个 tail ）。 CLH 队列锁常用在 SMP 体系结构下。 Java 中的 AQS 是 CLH 队列锁的一种变体实现。

AbstractQueuedSynchronizer

AQS 使用方式和其中的设计模式

AQS 的主要使用方式是继承，子类通过继承 AQS 并实现它的抽象方法来管理同步状态，在 AQS 里由一个 int 型的 state 来代表这个状态，在抽象方法的实现过程中免不了要对同步状态进行更改，这时就需要使用同步器提供的 3 个方法（ getState() 、 setState(int newState) 和 compareAndSetState(int expect,int update) ）来进行操作，因为它们能够保证状态的改变是安全的。

模板方法模式