关于java:深入分析-Java-Lock-同步锁

前言

Java 的锁实现，有 Synchronized 和 Lock。上一篇文章深入分析了 Synchronized 的实现原理：由 Java 15 废除偏差锁，谈谈 Java Synchronized 的锁机制。

本篇文章深入分析 Lock 的实现，以及比照其与 Synchronized 的不同。

Synchronized 与 Lock 的比照

• 实现形式：Synchronized 由 JVM 实现；Lock 由 Java 底层代码实现
• 锁获取：Synchronized 是 JVM 隐式获取，不必 Java 代码；Lock 由 Java 代码实现，有多种获取形式
• 锁的开释：Synchronized 是 JVM 隐式开释，不必 Java 代码；Lock 可通过 Lock.unlock()，在 finally 中开释
• 锁的类型：Synchronized 是非偏心、可重入的，Lock 是非公平性、公平性、可重入的
• 锁的中断：Synchronized 不反对中断，Lock 反对中断

实现原理

Lock 是一个接口类，其接口办法定义：

• lock()：获取锁
• lockInterruptibly()：如果以后线程未被中断，则获取锁，能够响应中断
• tryLock()：仅在调用时锁为闲暇状态才获取该锁，能够响应中断
• tryLock(long time, TimeUnit unit)：如果锁在给定的等待时间内闲暇，并且以后线程未被中断，则获取锁
• unlock()：开释锁
• newCondition()：返回绑定到此 Lock 实例的新 Condition 实例

根底原理就不赘述了，Lock 接口的罕用类：

• ReentrantLock（重入锁）
• ReentrantReadWriteLock（可重入的读写锁）

其都是依赖 AQS 实现的。AQS 类构造中蕴含一个 基于链表实现的期待队列（CLH 队列），用于存储所有阻塞的线程，AQS 中还有一个 state 变量，示意加锁状态。

ReentrantLock

ReentrantReadWriteLock

ReentrantLock 是独占锁，对于同一份数据，如果一个线程读数据，另一个线程在写数据，那么读到的数据与最终的数据可能不统一。

在理论的业务场景中，读操作远远大于写操作。在多线程编程中，读操作不会批改共享资源的数据。针对读多写少的场景，咱们能够应用 ReentrantReadWriteLock 来优化，ReentrantReadWriteLock 外部保护了 2 个锁：读锁 ReadLock，写锁 WriteLock。

规定简略概括为：

• 如果写锁没有被占用，就能够获取读锁
• 如果读锁没有被占用，才能够获取写锁

上面的测试代码，因为读锁和写锁是同时 lock 的，所以会死锁。

@Test
public void testReadWriteLock() {ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
    lock.readLock().lock();
    lock.writeLock().lock();
    System.out.println("Hello");
    lock.readLock().unlock();
    lock.writeLock().unlock();
}

StampedLock

上述 ReentrantReadWriteLock 会有一个问题：在读很多，写很少的状况下，线程会因始终无奈获取到锁而处于期待状态。

在 JDK 1.8 中，Java 提供了 StampedLock，有三种模式:

• 写
• 乐观读
• 乐观读

一个写线程获取写锁，通过 WriteLock 获取票据 stamp，WriteLock 是一个独占锁，unlockWrite 须要传递参数 stamp。

不一样的中央在于读过程。线程会先通过乐观锁 tryOptimisticRead 获取票据 stamp，如果以后没有线程持有写锁，则会返回一非 0 的 stamp 信息。线程获取该 stamp 后，会拷贝一份共享资源到房倒退。

之后办法还须要调用 validate，验证之前调用 tryOptimisticRead 返回的 stamp 在以后是否有其它线程持有了写锁，如果是，那么 validate 会返回 0，降级为乐观锁；否则就能够应用该 stamp 版本的锁对数据进行操作。

总结

相比于 Synchronized 同步锁，Lock 实现的锁更加灵便：

• 能够分为读写锁，优化读大于写的场景
• 能够中断
• 能够超时
• 能够辨别公平性

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