juc-05-Lock与锁分类

这篇文章，聊聊 Lock 接口以及它的核心方法，以及锁的分类，各种锁是什么，什么特点，怎么玩。

1 Lock 和 synchronized 的比较

锁是一种工具，用于控制对共享资源的访问。Lock 和 synchronized，这两个是最常见的锁，都可以达到线程安全的目的，但是在使用上和功能上又有较大的不同。

在前面文章 juc-03-synchronized、notify、notifyAll、wait、volatile 中，我们学习了 synchronized 关键字创建一把内置锁。

synchronized 内置锁分两种：

• 对象锁：锁的是类的对象实例。作用在实例方法，或者实例代码块上。
• 类锁：锁的是类的Class对象，每个类的的Class对象在一个JVM中只有一个，所以类锁也只有一个。作用在 static 方法，或者 static 代码块上。

Lock 并不是用来代替 synchronized 的，而是当使用 synchronized 不合适或者不足以满足要求的时候，来提供高级功能的。

为什么 synchronized 不够用？
1）效率低：锁的释放情况少，试图获得锁时不能设定超时、不能中断一个正在试图获得锁的线程
2) 不够灵活（读写锁更灵活） : 加锁和释放的时机单一，每个锁仅有单一的条件（某个对象），可能是不够的。
3）无法知道是否成功获取到锁

Lock 特点：
1）通常情况下，Lock只允许一个线程来访问这个共享资源，不过有的时候，一些特殊的实现可以允许并发访问，比如 ReadWriteLock 里面的ReadLock
2）获取锁可以被中断，超时获取锁，尝试获取锁，读多写少用 ReadWriteLock 读写锁

2、Lock 接口和核心方法

2.1 Lock 接口源码

public interface Lock {

    /**
     * 获取锁，如果锁已经被其他线程获取，则进行等待
     */
    void lock();

    /**
     * 尝试获取锁，直到线程被中断
     */
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;

    /**
     * 尝试获取锁，如果当前锁没有被其他线程占用，则获取成功，返回true，否则返回false，代表获取锁失败
     */
    boolean tryLock();

    /**
     * 给定等待时间内尝试获取锁，如果当前锁没有被其他线程占用，则获取成功，返回true，否则返回false，代表获取锁失败
     */
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

    /**
     * 释放锁
     */
    void unlock();

    /**
     * 返回一个绑定当前 Lock 实例的新的 Condition 实例
     */
    Condition newCondition();
}

2.2、Lock 主要方法介绍

在Lock中声明了四个方法来获取锁和一个释放锁的方法:

• lock() ：获取锁，如果锁已经被其他线程获取，则进行等待
• tryLock() ：尝试获取锁，如果当前锁没有被其他线程占用，则获取成功，返回true，否则返回false，代表获取锁失败
• tryLock(long time, TimeUnit unit) ：给定等待时间内尝试获取锁，如果当前锁没有被其他线程占用，则获取成功，返回true，否则返回false，代表获取锁失败
• lockInterruptibly() ：尝试获取锁，直到线程被中断
• unlock() : 释放锁，一般在finally中执行

Lock 最常见的实现类是 ReenTrantLock ，我们使用 ReenTrantLock 了解这四个获取锁的方法有何区别。

2.2.1、lock()

• lock() 就是最普通的获取锁。如果锁已经被其他线程获取，则进行等待
• Lock不会像 synchronized 一样在异常时自动释放锁
• 因此最佳实践是，在finally中释放锁 lock.unlock()，以保证发生异常时，锁一定被释放
• lock()弊端 lock() 方法不能被中断，这会带来很大隐患：一旦陷入死锁，lock() 就会陷入永久等待

finally中释放锁

public class LockTest {

    // 显式锁 Lock
    private static Lock lock = new ReentrantLock();

    @Test
    public void testLock(){
        lock.lock();
        try{
            //获取本锁保护的资源
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始执行任务");
        }finally {
            // 很重要，必须记得在 finally unlock()
            // Lock不会像synchronized一样，异常的时候自动释放锁，所以最佳实践是，finally中释放锁，以便保证发生异常的时候锁一定被释放
            lock.unlock();
        }
    }
}

2.2.2、tryLock()

• tryLock() 用来尝试获取锁，如果当前锁没有被其他线程占用，则获取成功，返回true，否则返回false，代表获取锁失败
• 功能比 lock() 更强大了，可以根据是否获取到锁，决定后续程序的行为
• 该方法会立即返回，即便在拿不到锁时，不会一直在那等

2.2.2、tryLock(long time, TimeUnit unit) 超时就放弃，

用 tryLock 可以避免死锁

    /**
     * tryLock(long time, TimeUnit unit) 避免死锁演示
     * 
     * @throws InterruptedException
     */
    @Test
    public void testTryLock() throws InterruptedException {
        // 模拟两个线程同时抢占 lock1 和 lock2 ，使用 tryLock(long time, TimeUnit unit) 尝试获取锁，并避免死锁发生
        Lock lock1 = new ReentrantLock();
        Lock lock2 = new ReentrantLock();
        new Thread(() -> {
            // 尝试获取 lock1 ， 再获取 lock2，只要任何一把锁超时获取不到，则释放已占有的锁，sleep 一会，再重试
            lock1Tolock2(lock1, lock2);
        }).start();
        new Thread(() -> {
            // 尝试获取 lock2 ， 再获取 lock1，只要任何一把锁超时获取不到，则释放已占有的锁，sleep 一会，再重试
            lock2Tolock1(lock1, lock2);
        }).start();
        Thread.sleep(10000);
    }

    /**
     * 尝试获取 lock1 ， 再获取 lock2，只要任何一把锁超时获取不到，则释放已占有的锁，sleep 一会，再重试
     *
     * @param lock1
     * @param lock2
     */
    private void lock1Tolock2(Lock lock1, Lock lock2) {
        boolean success = false;
        while (!success) {
            try {
                // 先尝试获取 lock1，100ms 内获取不到，则重试
                if (lock1.tryLock(100, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
                    try {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到了锁1");
                        Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
                        // 尝试获取 lock2，如果 100ms 内获取不到，则返回false
                        if (lock2.tryLock(100, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
                            try {
                                success = true;
                                Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
                                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到了锁2");
                                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "成功获取到了两把锁");
                            } finally {
                                //释放锁 lock2
                                lock2.unlock();
                                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了锁2");
                            }
                        } else {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁2失败，已重试");
                        }
                    } finally {
                        lock1.unlock();
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了锁1");
                    }
                } else {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁1失败，已重试");
                }
                // sleep 一会再重试
                Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 尝试获取 lock2 ， 再获取 lock1，只要任何一把锁超时获取不到，则释放已占有的锁，sleep 一会，再重试
     *
     * @param lock1
     * @param lock2
     */
    private void lock2Tolock1(Lock lock1, Lock lock2) {
        boolean success = false;
        while (!success) {
            try {
                // 尝试获取 lock2，如果 100ms 内获取不到，则返回false
                if (lock2.tryLock(100, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
                    try {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到了锁2");
                        Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
                        // 尝试获取 lock1，如果 100ms 内获取不到，则返回false
                        if (lock1.tryLock(100, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
                            try {
                                success = true;
                                Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
                                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到了锁1");
                                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "成功获取到了两把锁");
                            } finally {
                                //释放锁 lock2
                                lock1.unlock();
                                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了锁1");
                            }
                        } else {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁1失败，已重试");
                        }
                    } finally {
                        lock2.unlock();
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了锁2");
                    }
                } else {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁2失败，已重试");
                }
                // sleep 一会再重试
                Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

运行结果：

Thread-1获取到了锁2
Thread-0获取到了锁1
Thread-1获取锁1失败，已重试
Thread-1释放了锁2
Thread-1获取锁2失败，已重试
Thread-0获取到了锁2
Thread-0成功获取到了两把锁
Thread-0释放了锁2
Thread-0释放了锁1
Thread-1获取到了锁2
Thread-1获取到了锁1
Thread-1成功获取到了两把锁
Thread-1释放了锁1
Thread-1释放了锁2

2.2.3、lock.lockInterruptibly() 尝试获取锁，直到线程被中断

相当于tryLock(long time, TimeUnit unit)把时间设置为无限。在等待锁的过程中，线程可以被**中断**。

    /**
     * lock.lockInterruptibly() 尝试获取锁，直到线程被中断
     * @throws InterruptedException
     */
    @Test
    public void testLockInterruptibly() throws InterruptedException {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            doRun(lock);
        });
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            doRun(lock);
        });
        thread1.start();
        thread2.start();
        // 标志 thread1 中断
        thread2.interrupt();
        Thread.sleep(10000);
    }

    private void doRun(Lock lock) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "尝试获取锁");
        try {
            lock.lockInterruptibly();
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到了锁");
                Thread.sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "睡眠期间被中断了");
            } finally {
                lock.unlock();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了锁");
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获得锁期间被中断了");
        }
    }
    

运行结果：

Thread-0尝试获取锁
Thread-1尝试获取锁
Thread-0获取到了锁
Thread-1获得锁期间被中断了
Thread-0释放了锁

3、锁的分类

1. 线程要不要锁住同步资源？
   锁住：悲观锁
   不锁柱：乐观锁
2. 同一个线程是否可以重复获取同一把锁
   可以：可重入锁
   不可以：不可重入锁
3. 多线程竞争时，是否排队
   排队：公平锁
   先尝试插队，插队失败再排队：非公平锁
4. 多线程能否共享一把锁
   可以：共享锁
   不可以：独占锁
5. 等待锁过程
   自旋：自旋锁
   阻塞：非自旋锁
6. 是否可中断
   可以：可中断锁
   不可以：非可中断锁

• 这些分类，是从各种不同的角度出发去看的
• 这些分类并不是互斥的，也就是多个类型可以并存：有可能一个锁，同时属于多种类型，比如 ReentrantLock既是互斥锁，又是可重入锁。

4、乐观锁和悲观锁

4.1 为什么会诞生"非互斥同步锁"(乐观锁)——互斥同步锁(悲观锁)的劣势

>互斥同步锁(悲观锁)的劣势
>- 阻塞 和 唤醒 带来的性能劣势
>- 永久阻塞：如果持有锁的线程被永久阻塞，比如遇到了无限循环、死锁等问题，那么等待该线程释放锁的那几个悲催的线程，将永远也得不到执行。

4.2 什么是乐观锁和悲观锁

>从是否锁住资源的角度分类

悲观锁

>如果我不锁住这个资源，别人就会来争抢，就会造成数据结果错误，所以每次悲观锁为了确保结果的正确性，会在每次获取并修改数据时，把数据锁住，让别人无法访问数据，这样就可以确保数据内容万无一失。

java中悲观锁的实现就是 synchronized 和 Lock 相关类。

场景举例：

1. 线程1和线程2同时抢悲观锁
2. 线程1抢到锁，线程2等待
3. 线程1释放锁后，线程2拿到锁
4. 线程2释放锁

乐观锁

>认为自己在处理操作的时候不会有其他线程来干扰，所以并不会锁住被操作的对象

在更新的时候，去对比在我修改的时候，数据有没有被其他人改变过：

• 如果没被改变过，就说明真的是只有我自己在操作，那我就正常去修改数据；
• 如果数据和我一开始拿到的不一样了，说明其他人在这段时间内改过数据，那我就不能继续刚才的更新数据过程了，我会选择放弃，报错，重试等策略

乐观锁的实现一般都是利用CAS算法来实现的。

乐观锁逻辑举例，类似 CAS 算法：

1. 线程1和线程2同时获取共享资源并各自计算
2. 线程1先计算完成，并判断资源是否已被修改，线程1发现计算期间资源没有被修改，于是把自己的计算结果写到资源中
3. 线程2后计算完成，并判断资源是否已被修改，发现资源已经被修改过，于是报错或者重试

4.3 典型例子

• 悲观锁：synchronized 和 lock 接口，数据库 select for update 就是悲观锁
• 乐观锁的典型例子就是 原子类、并发容器 等

4.4 开销对比

• 悲观锁的原始开销要高于乐观锁，但是特点是一劳永逸，临界区持锁时间就算越来越差，也不会对互斥锁的开销造成影响
• 相反，虽然乐观锁一开始的开销比悲观锁小，但是如果自旋时间很长或者不停重试，那么消耗的资源也会越来越多

4.5 两种锁各自的使用场景

悲观锁

适合并发写入多的情况，适用于临界区持锁时间比较长的情况，悲观锁可以避免大量的无用自旋等消耗，典型情况：

• 临界区有IO操作
• 临界区代码复杂或者循环量大
• 临界区竞争非常激烈

乐观锁

适合并发写入少，大部分是读取的场景，不加锁能让读取性能大幅提高

5、可重入锁与非可重入锁，以 ReentrantLock 为例

>可重入锁也叫递归锁：一个线程可以多次拿到这把锁，无需释放锁，就可以直接获取到。

可重入锁

ReentrantLock 部分源码

public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable {
...
        // 获取锁
        final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) {
                if (compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
            // 获取锁时，先判断占有锁的线程是不是正在请求锁的线程，如果是，则设置 state 为重复占用锁的数量
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0) // overflow
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }

        // 释放锁
        protected final boolean tryRelease(int releases) {
            int c = getState() - releases;
            // 先判断占有锁的线程是不是正在请求锁的线程
            if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
                throw new IllegalMonitorStateException();
            boolean free = false;
            // 如果剩余占有当前锁的数量 == 0，则完全释放锁
            if (c == 0) {
                free = true;
                setExclusiveOwnerThread(null);
            }
            setState(c);
            return free;
        }
...
}

不可重入锁

        /**
         * 获取锁
         *
         * @param arg
         * @return
         */
        protected boolean tryAcquire(int arg) {
            if (compareAndSetState(0, 1)) {
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
                return true;
            }
            // 获取锁失败，锁已经被占用，则返回 false
            return false;
        }

        /**
         * 释放锁
         *
         * @param arg
         * @return
         */
        protected boolean tryRelease(int arg) {
            if (getState() == 0) {
                //锁未被占用时，不支持释放锁操作
                throw new UnsupportedOperationException();
            }
            // 设置没有线程占有锁
            setExclusiveOwnerThread(null);
            //释放锁，只有拥有锁的线程有资格 setState(0);所以这里不需要用原子操作
            setState(0);
            return true;
        }

好处：

• 避免死锁：如果有两个方法，都被一把锁锁住，运行到第一个方法拿到这把锁，运行到第二个方法，如果不是可重入锁，就需要等锁释放才可以获取，可能会造成死锁。
• 提升封装性：避免一次次加锁解锁

可重入锁 ReentrantLock

/**
* Description: 可重入锁 ReentrantLock
* @author Xander
* datetime: 2020-11-12 18:26
*/
public class ReentrantLockDemo {

    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    private static void accessResource() {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(lock.getHoldCount());
            if (lock.getHoldCount() < 5) {
                // 如果重复占有锁的数量小于5，重复获取锁
                accessResource();
            }
            System.out.println("已经对资源进行了处理");
        } finally {
            lock.unlock();
            System.out.println("释放锁后：" + lock.getHoldCount());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        accessResource();
    }
}

运行结果:

1
2
3
4
5
已经对资源进行了处理
释放锁后：4
已经对资源进行了处理
释放锁后：3
已经对资源进行了处理
释放锁后：2
已经对资源进行了处理
释放锁后：1
已经对资源进行了处理
释放锁后：0

ReentrantLock 的其他方法

• isHeldByCurrentThread()：看出锁是否被当前的线程持有
• getQueueLength() ：返回当前正在等待这把锁的队列有多长

一般是开发和调试时候使用这两个方法

6、公平锁与非公平锁

6.1 什么是公平和非公平

>公平指的是按照线程请求的顺序，来分配锁；
>非公平指的是，不完全按照请求的顺序，在一定情况下，可以插队。
>注意： 非公平也同样不提倡“插队”行为，这里的非公平，指的是“在合适的时机”插队，而不是盲目插队。

6.2 为什么要有非公平锁

java设计者这样设计的目的，是为了提高效率，避免唤醒带来的空档期，提高吞吐量。

6.3 公平和不公平的情况（以ReentrantLock为例）

公平

线程1、线程2、线程3、线程4 依次排队等待锁，线程1等待时间最长，先获取到锁，在线程1执行 unlock() 释放锁之后，此时，线程2等待时间最久，线程2会获取到锁，然后再依次是线程3，线程4.

不公平

线程1、线程2、线程3、线程4 依次排队等待锁，线程1获取到锁，如果在线程1释放锁的时候，线程5恰好去执行lock()，由于 ReentrantLock 发现此时并没有线程持有 lock 这把锁（线程2还没来得及获取到，因为获取需要时间），线程5可以插队，直接拿到这把锁，这也是 ReentrantLock默认的策略，也就是“不公平”。

6.4 如何创建公平锁和非公平锁

• ReentrantLock()：ReentrantLock无参构造器，创建非公平锁
• ReentrantLock(boolean fair)：如果 fair 等于 true，则是公平锁，否则是非公平锁。

ReentrantLock 构造器源码

public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable {
    ...
    /**
     * 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();
    }
    ...
}

特例 tryLock()

针对 tryLock() 方法，它是很猛的，它不遵守设定的公平的规则
例如，当有线程执行 tryLock() 的时候，一旦线程释放了锁，那么这个正在 tryLock 的线程就能获取到锁，即使在它之前已经有其他现在在等待队列里了。

6.5 对比公平和非公平的优缺点

	优势	劣势
公平锁	各线程公平平等，每个线程等待一段时间后，总有执行的机会	更慢，吞吐量更小
不公平锁	更快，吞吐量更大	有可能产生线程饥饿，也就是某些线程在长时间内始终，得不到执行

6.6 源码分析

ReentrantLock 类中公平锁源码

    /**
     * Sync object for fair locks
     */
    static final class FairSync extends Sync {
        private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;

        final void lock() {
            acquire(1);
        }

        /**
         * Fair version of tryAcquire.  Don't grant access unless
         * recursive call or no waiters or is first.
         */
        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) {
                // hasQueuedPredecessors() 查询是否有任何线程等待获取的时间比当前线程长。
                if (!hasQueuedPredecessors() &&
                    compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0)
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }
    }

ReentrantLock 类中非公平锁源码

        /**
         * Performs non-fair tryLock.  tryAcquire is implemented in
         * subclasses, but both need nonfair try for trylock method.
         */
        final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) {
                // 如果当前锁未被占用，直接尝试获取锁，不排队
                if (compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0) // overflow
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }

7、共享锁与排它锁

7.1 什么是共享锁与排它锁

>排他锁，又称独占锁，独享锁，例如 synchronized
>共享锁，又称为读锁，获得共享锁之后，可以查看但无法修改和删除数据，其他线程此时也可以获取到共享锁，也可以查看但无法修改和删除数据。

共享锁与排它锁的典型就是读写锁 ReentranReadWriteLock ,其中读锁是共享锁，写锁是排他锁。

7.2 读写锁的作用

• 在没有读写锁之前，我们假设使用 ReentrantLock，那么虽然我们保证了线程安全，但也浪费了一定的资源：多个读操作同时进行，并没有线程安全问题。
• 在读的地方使用读锁，在写的地方使用写锁，灵活控制，如果没有写锁的情况下，读是无阻塞的，提高了程序的执行效率。

7.3 读写锁的规则

• 1. 多个线程只申请读锁，都可以申请到
• 2. 如果有一个线程已经占用了读锁，则此时其他线程如果要申请写锁，则申请写锁的线程会一直等待释放读锁
• 3. 如果有一个线程已经占用了写锁，则此时其他线程如果申请写锁或者读锁，则申请的线程会一直等待释放写锁。

>总结：要么是一个或多个线程同时有读锁，要么是一个线程有写锁，但是两者不会同时出现（要么多读，要么一写）

7.4 ReentranReadWriteLock 具体用法

演示 ReentrantReadWriteLock

public class ReadWriteLockDemo {
    private static ReentrantReadWriteLock reentrantReadWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
    private static ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = reentrantReadWriteLock.readLock();
    private static ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = reentrantReadWriteLock.writeLock();

    private static void read() {
        readLock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "得到了读锁，正在读取");
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放读锁");
            readLock.unlock();
        }
    }

    private static void write() {
        writeLock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "得到了写锁，正在写入");
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放写锁");
            writeLock.unlock();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> read(), "Thread1").start();
        new Thread(() -> read(), "Thread2").start();
        new Thread(() -> read(), "Thread3").start();
        new Thread(() -> read(), "Thread4").start();
        new Thread(() -> write(), "Thread5").start();
        new Thread(() -> write(), "Thread6").start();
    }
}

运行结果：

Thread1得到了读锁，正在读取
Thread2得到了读锁，正在读取
Thread3得到了读锁，正在读取
Thread4得到了读锁，正在读取
Thread2释放读锁
Thread3释放读锁
Thread1释放读锁
Thread4释放读锁
Thread5得到了写锁，正在写入
Thread5释放写锁
Thread6得到了写锁，正在写入
Thread6释放写锁

7.5 读锁插队策略

插队抢锁。

>策略的选择取决于具体锁的实现，ReentrantReadWriteLock 的实现是选择了 策略2，是很明智的。

总结：

• 1. 公平锁：不允许插队
• 2. 非公平锁： 写锁可以随时插队（尝试去抢，抢不到就排队），读锁仅在等待队列头节点不是想获取写锁的线程的时候可以插队。

7.6 锁的升降级

>支持锁的降级，不支持升级，如果已经获取写锁，则可以在不释放写锁的情况下，直接获取读锁，成功降级。
>为什么不支持锁的升级？死锁

7.7 共享锁和排他锁总结

• 1. ReentrantReadWriteLock 实现了 ReadWriteLock 接口，最主要的有两个方法：readLock() 和 writeLock() 用来获取读锁和写锁
• 2. 锁申请和释放的策略
     1）多个线程只申请读锁，都可以申请到
     2）如果有一个线程已经占用了读锁，则此时其他线程如果要申请写锁，则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。
     3）如果有一个线程已经占用了写锁，则此时其他线程如果申请写锁或者读锁，则申请的线程会一直等待释放写锁。
     4）要么是一个或者多个线程同时有读锁，要么是一个线程有写锁，但是两者不会同时出现。

总结：要么多读，要么一写

• 3. 插队策略：为了防止饥饿，读锁不能插队
• 4. 升降级策略：只能降级，不能升级
• 5. 使用场合：相比于 ReentrantLock 适用于一般场合， ReentrantReadWriteLock 适用于读多写少的情况，合理使用可以进一步提高并发效率。

8、自旋锁与阻塞锁

8.1 概念

>阻塞或者唤醒一个Java线程需要操作系统切换CPU状态来完成，这种状态转换需要耗费处理器时间，如果同步代码块中的内容过于简单，状态转换消耗的时间有可能比用户代码执行的时间还要长。
>在许多场景中，同步资源的锁定时间很短，为了这一小段时间去切换线程，线程挂起和恢复线程的花费可能会让系统得不偿失。如果物理机器有多个处理器，能让两个或者以上的线程同时并行执行，我们就可以让后面那个请求锁的线程不放弃CPU的执行时间，看看持有锁的线程是否很快就释放锁。而为了让当前线程“稍等一下”，我们需要让当前线程进行自旋，如果在自旋完成后，前面锁定同步资源的线程已经释放了锁，那么当前线程就可以不必阻塞而是直接获取同步资源，从而避免切换线程的开销，这就是自旋锁。

阻塞锁和自旋锁相反，阻塞锁如果遇到没拿到锁的情况，会直接把线程阻塞，等待被唤醒。

8.2 自旋锁缺点

• 如果锁被占用的时间很长，那么自旋锁的线程只会白浪费处理器资源
  在自旋的过程中，一直消耗cpu，所以虽然自旋锁的起始开销低于悲观锁，但是随着自旋时间的增长，开销也是线性增长的

8.3 原理和源码分析

在java1.5 版本以上的并发框架 java.util.concurrent 的 atomic 包下的类基本都是自旋锁的实现。

AtomicInteger 的实现：自旋锁的实现原理是 CAS,
AtomicInteger 中调用 unsafe 进行自增操作的源码中的 do-while 循环就是一个自旋操作，如果修改过程中遇到其他线程竞争导致没修改成功，就在 while 里死循环，直至修改成功

AtomicInteger 中的 getAndAddInt 实现

public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
...
    public final int getAndIncrement() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
    }

...
}

public final class Unsafe {
...
    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;
    }
...
}

8.4 适用场景

• 自旋锁一般用于多核的服务器，在并发度不是特别高的情况下，比阻塞锁的效率高
• 另外，自旋锁适用于临界区比较短小的情况，否则如果临界区很大（线程一旦拿到锁，很久以后才会释放，持有锁的时间长），那也是不合适的。

9、可中断锁

synchronized 是不可中断锁，而 lock 是可中断锁，因为 trylock(time) 与 lockInterruptibly() 都可以相应中断。

>如果某一线程A正在执行锁中的代码，另一线程B正在等待获取该锁，可能由于等待时间过长，线程B不想等待了，想先处理其他事情，我们可以中断它，这种就是可中断锁。

上面，我们比较了 Lock 和 synchronized 两种锁的用法， synchronized 使用简单，但是 Lock 可控性更强。我们通过源码学习了 Lock 的核心方法，以及通过 Lock 接口的实现类 ReentrantLock 来简单的使用了 Lock 的核心 API。最后，我们详细地介绍了锁的分类，各种锁的特点，怎么新建，如何使用。

>代码：
>https://github.com/wengxingxia/002juc.git