Java concurrency之锁_动力节点Java学院整理

根据锁的添加到java中的时间，java中的锁，可以分为"同步锁"和"juc包中的锁"。

同步锁

　　即通过synchronized关键字来进行同步，实现对竞争资源的互斥访问的锁。java 1.0版本中就已经支持同步锁了。

　　同步锁的原理是，对于每一个对象，有且仅有一个同步锁；不同的线程能共同访问该同步锁。但是，在同一个时间点，该同步锁能且只能被一个线程获取到。这样，获取到同步锁的线程就能进行cpu调度，从而在cpu上执行；而没有获取到同步锁的线程，必须进行等待，直到获取到同步锁之后才能继续运行。这就是，多线程通过同步锁进行同步的原理！　 

juc包中的锁 

　　相比同步锁，juc包中的锁的功能更加强大，它为锁提供了一个框架，该框架允许更灵活地使用锁，只是它的用法更难罢了。

　　juc包中的锁，包括：lock接口，readwritelock接口，locksupport阻塞原语，condition条件，abstractownablesynchronizer/abstractqueuedsynchronizer/abstractqueuedlongsynchronizer三个抽象类，reentrantlock独占锁，reentrantreadwritelock读写锁。由于countdownlatch，cyclicbarrier和semaphore也是通过aqs来实现的；因此，我也将它们归纳到锁的框架中进行介绍。

　　先看看锁的框架图，如下所示。

01. lock接口

　　juc包中的 lock 接口支持那些语义不同(重入、公平等)的锁规则。所谓语义不同，是指锁可是有"公平机制的锁"、"非公平机制的锁"、"可重入的锁"等等。"公平机制"是指"不同线程获取锁的机制是公平的"，而"非公平机制"则是指"不同线程获取锁的机制是非公平的"，"可重入的锁"是指同一个锁能够被一个线程多次获取。 

02. readwritelock

　　readwritelock 接口以和lock类似的方式定义了一些读取者可以共享而写入者独占的锁。juc包只有一个类实现了该接口，即 reentrantreadwritelock，因为它适用于大部分的标准用法上下文。但程序员可以创建自己的、适用于非标准要求的实现。 

03. abstractownablesynchronizer/abstractqueuedsynchronizer/abstractqueuedlongsynchronizer

　　abstractqueuedsynchronizer就是被称之为aqs的类，它是一个非常有用的超类，可用来定义锁以及依赖于排队阻塞线程的其他同步器；reentrantlock，reentrantreadwritelock，countdownlatch，cyclicbarrier和semaphore等这些类都是基于aqs类实现的。abstractqueuedlongsynchronizer 类提供相同的功能但扩展了对同步状态的 64 位的支持。两者都扩展了类 abstractownablesynchronizer（一个帮助记录当前保持独占同步的线程的简单类）。

04. locksupport

　　locksupport提供“创建锁”和“其他同步类的基本线程阻塞原语”。 

　　locksupport的功能和"thread中的thread.suspend()和thread.resume()有点类似"，locksupport中的park() 和 unpark() 的作用分别是阻塞线程和解除阻塞线程。但是park()和unpark()不会遇到“thread.suspend 和 thread.resume所可能引发的死锁”问题。 

05. condition

　　condition需要和lock联合使用，它的作用是代替object监视器方法，可以通过await(),signal()来休眠/唤醒线程。
condition 接口描述了可能会与锁有关联的条件变量。这些变量在用法上与使用 object.wait 访问的隐式监视器类似，但提供了更强大的功能。需要特别指出的是，单个 lock 可能与多个 condition 对象关联。为了避免兼容性问题，condition 方法的名称与对应的 object 版本中的不同。 

06. reentrantlock

　　reentrantlock是独占锁。所谓独占锁，是指只能被独自占领，即同一个时间点只能被一个线程锁获取到的锁。reentrantlock锁包括"公平的reentrantlock"和"非公平的reentrantlock"。"公平的reentrantlock"是指"不同线程获取锁的机制是公平的"，而"非公平的　　reentrantlock"则是指"不同线程获取锁的机制是非公平的"，reentrantlock是"可重入的锁"。

　　reentrantlock的uml类图如下：

　　(01) reentrantlock实现了lock接口。
　　(02) reentrantlock中有一个成员变量sync，sync是sync类型；sync是一个抽象类，而且它继承于aqs。
　　(03) reentrantlock中有"公平锁类"fairsync和"非公平锁类"nonfairsync，它们都是sync的子类。reentrantreadwritelock中sync对象，是fairsync与nonfairsync中的一种，这也意味着reentrantlock是"公平锁"或"非公平锁"中的一种，reentrantlock默认是非公平锁。 

07. reentrantreadwritelock

　　reentrantreadwritelock是读写锁接口readwritelock的实现类，它包括子类readlock和writelock。reentrantlock是共享锁，而writelock是独占锁。

　　reentrantreadwritelock的uml类图如下：

       (01) reentrantreadwritelock实现了readwritelock接口。
　　(02) reentrantreadwritelock中包含sync对象，读锁readerlock和写锁writerlock。读锁readlock和写锁writelock都实现了lock接口。
　　(03) 和"reentrantlock"一样，sync是sync类型；而且，sync也是一个继承于aqs的抽象类。sync也包括"公平锁"fairsync和"非公平锁"nonfairsync。

08. countdownlatch

　　countdownlatch是一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。 
　　countdownlatch的uml类图如下：

　　countdownlatch包含了sync对象，sync是sync类型。countdownlatch的sync是实例类，它继承于aqs。 

09. cyclicbarrier

　　cyclicbarrier是一个同步辅助类，允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)。因为该 barrier 在释放等待线程后可以重用，所以称它为循环 的 barrier。

　　cyclicbarrier的uml类图如下：

　　cyclicbarrier是包含了"reentrantlock对象lock"和"condition对象trip"，它是通过独占锁实现的。
　　cyclicbarrier和countdownlatch的区别是：
　　(01) countdownlatch的作用是允许1或n个线程等待其他线程完成执行；而cyclicbarrier则是允许n个线程相互等待。
　　(02) countdownlatch的计数器无法被重置；cyclicbarrier的计数器可以被重置后使用，因此它被称为是循环的barrier。 

10. semaphore

　　semaphore是一个计数信号量，它的本质是一个"共享锁"。

　　信号量维护了一个信号量许可集。线程可以通过调用acquire()来获取信号量的许可；当信号量中有可用的许可时，线程能获取该许可；否则线程必须等待，直到有可用的许可为止。 线程可以通过release()来释放它所持有的信号量许可。

　　semaphore的uml类图如下：

和"reentrantlock"一样，semaphore包含了sync对象，sync是sync类型；而且，sync也是一个继承于aqs的抽象类。sync也包括"公平信号量"fairsync和"非公平信号量"nonfairsync。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。