Java中的锁分类与使用
1. Java锁的种类
在笔者面试过程时，经常会被问到各种各样的锁，如乐观锁、读写锁等等，非常繁多，在此做一个总结。介绍的内容如下：
- 乐观锁/悲观锁
- 独享锁/共享锁
- 互斥锁/读写锁
- 可重入锁
- 公平锁/非公平锁
- 分段锁
- 偏向锁/轻量级锁/重量级锁
- 自旋锁
以上是一些锁的名词，这些分类并不是全是指锁的状态，有的指锁的特性，有的指锁的设计，下面总结的内容是对每个锁的名词进行一定的解释。
1.1 乐观锁/悲观锁
乐观锁与悲观锁并不是特指某两种类型的锁，是人们定义出来的概念或思想，主要是指看待并发同步的角度。
乐观锁：顾名思义，就是很乐观，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量，在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式CAS(Compare and Swap 比较并交换)实现的。
悲观锁：总是假设最坏的情况，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁。比如Java里面的同步原语synchronized关键字的实现就是悲观锁。
悲观锁适合写操作非常多的场景，乐观锁适合读操作非常多的场景，不加锁会带来大量的性能提升。
悲观锁在Java中的使用，就是利用各种锁。
乐观锁在Java中的使用，是无锁编程，常常采用的是CAS算法，典型的例子就是原子类，通过CAS自旋实现原子操作的更新。
1.1.1 乐观锁
乐观锁总是认为不存在并发问题，每次去取数据的时候，总认为不会有其他线程对数据进行修改，因此不会上锁。但是在更新时会判断其他线程在这之前有没有对数据进行修改，一般会使用“数据版本机制”或“CAS操作”来实现。
（1） 数据版本机制
实现数据版本一般有两种，第一种是使用版本号，第二种是使用时间戳。以版本号方式为例。
版本号方式：一般是在数据表中加上一个数据版本号version字段，表示数据被修改的次数，当数据被修改时，version值会加一。当线程A要更新数据值时，在读取数据的同时也会读取version值，在提交更新时，若刚才读取到的version值为当前数据库中的version值相等时才更新，否则重试更新操作，直到更新成功。
核心SQL代码：
update table set xxx=#{xxx}, version=version+1 where id=#{id} and version=#{version};
（2） CAS操作
CAS（Compare and Swap 比较并交换），当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。
CAS操作中包含三个操作数——需要读写的内存位置(V)、进行比较的预期原值(A)和拟写入的新值(B)。如果内存位置V的值与预期原值A相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值B，否则处理器不做任何操作。
1.2 悲观锁
悲观锁认为对于同一个数据的并发操作，一定会发生修改的，哪怕没有修改，也会认为修改。因此对于同一份数据的并发操作，悲观锁采取加锁的形式。悲观的认为，不加锁并发操作一定会出问题。
在对任意记录进行修改前，先尝试为该记录加上排他锁（exclusive locking）。
如果加锁失败，说明该记录正在被修改，那么当前查询可能要等待或者抛出异常。具体响应方式由开发者根据实际需要决定。
如果成功加锁，那么就可以对记录做修改，事务完成后就会解锁了。
期间如果有其他对该记录做修改或加排他锁的操作，都会等待我们解锁或直接抛出异常。
1.2 独享锁/共享锁
独享锁是指该锁一次只能被一个线程所持有。
共享锁是指该锁可被多个线程所持有。
对于Java ReentrantLock而言，其是独享锁。但是对于Lock的另一个实现类ReadWriteLock，其读锁是共享锁，其写锁是独享锁。
读锁的共享锁可保证并发读是非常高效的，读写，写读，写写的过程是互斥的。
独享锁与共享锁也是通过AQS来实现的，通过实现不同的方法，来实现独享或者共享。
对于Synchronized而言，当然是独享锁。
1.3 互斥锁/读写锁
上面讲的独享锁/共享锁就是一种广义的说法，互斥锁/读写锁就是具体的实现。
互斥锁在Java中的具体实现就是ReentrantLock。
读写锁在Java中的具体实现就是ReadWriteLock。
1.4 可重入锁
可重入锁又名递归锁，是指在同一个线程在外层方法获取锁的时候，在进入内层方法会自动获取锁。说的有点抽象，下面会有一个代码的示例。
对于Java ReetrantLock而言，从名字就可以看出是一个重入锁，其名字是Re entrant Lock 重新进入锁。
对于Synchronized而言，也是一个可重入锁。可重入锁的一个好处是可一定程度避免死锁。
public class Xttblog extends SuperXttblog { public static void main(String[] args) { Xttblog child = new Xttblog(); child.doSomething(); } public synchronized void doSomething() { System.out.println("child.doSomething()" + Thread.currentThread().getName()); doAnotherThing(); // 调用自己类中其他的synchronized方法 } private synchronized void doAnotherThing() { super.doSomething(); // 调用父类的synchronized方法 System.out.println("child.doAnotherThing()" + Thread.currentThread().getName()); } } class SuperXttblog { public synchronized void doSomething() { System.out.println("father.doSomething()" + Thread.currentThread().getName()); } } 上面的代码也不是随便写的，我是根据维基百科的定义写出这段代码来验证它。现在运行一下上面的代码，我们看一下结果
child.doSomething()Thread-5492 father.doSomething()Thread-5492 child.doAnotherThing()Thread-5492 现在可以验证出 synchronized 是可重入锁了吧！因为这些方法输出了相同的线程名称， 表明即使递归使用synchronized也没有发生死锁，证明其是可重入的。
还看不懂？那我就再解释下！
这里的对象锁只有一个，就是 child 对象的锁，当执行 child.doSomething 时，该线程获得 child 对象的锁，在 doSomething 方法内执行 doAnotherThing 时再次请求child对象的锁，因为synchronized 是重入锁，所以可以得到该锁，继续在 doAnotherThing 里执行父类的 doSomething 方法时第三次请求 child 对象的锁，同样可得到。如果不是重入锁的话，那这后面这两次请求锁将会被一直阻塞，从而导致死锁。
所以在 java 内部，同一线程在调用自己类中其他 synchronized 方法/块或调用父类的 synchronized 方法/块都不会阻碍该线程的执行。就是说同一线程对同一个对象锁是可重入的，而且同一个线程可以获取同一把锁多次，也就是可以多次重入。因为java线程是基于“每线程（per-thread）”，而不是基于“每调用（per-invocation）”的（java中线程获得对象锁的操作是以线程为粒度的，per-invocation 互斥体获得对象锁的操作是以每调用作为粒度的）。
可重入锁的实现原理？
看到这里，你终于明白了 synchronized 是一个可重入锁。但是面试官要再问你，可重入锁的原理是什么？
对不起，你又卡壳了。
那么我现在先给你说一下，可重入锁的原理。具体我们后面再写 ReentrantLock 的时候来验证或看它源码。
重入锁实现可重入性原理或机制是：每一个锁关联一个线程持有者和计数器，当计数器为 0 时表示该锁没有被任何线程持有，那么任何线程都可能获得该锁而调用相应的方法；当某一线程请求成功后，JVM会记下锁的持有线程，并且将计数器置为 1；此时其它线程请求该锁，则必须等待；而该持有锁的线程如果再次请求这个锁，就可以再次拿到这个锁，同时计数器会递增；当线程退出同步代码块时，计数器会递减，如果计数器为 0，则释放该锁
1.5 公平锁/非公平锁
公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。
非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序，有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁。有可能，会造成优先级反转或者饥饿现象。
对于Java ReetrantLock而言，通过构造函数指定该锁是否是公平锁，默认是非公平锁。非公平锁的优点在于吞吐量比公平锁大。
对于Synchronized而言，也是一种非公平锁。由于其并不像ReentrantLock是通过AQS的来实现线程调度，所以并没有任何办法使其变成公平锁。
1.6 分段锁
分段锁其实是一种锁的设计，并不是具体的一种锁，对于ConcurrentHashMap而言，其并发的实现就是通过分段锁的形式来实现高效的并发操作。
我们以ConcurrentHashMap来说一下分段锁的含义以及设计思想，ConcurrentHashMap中的分段锁称为Segment，它即类似于HashMap（JDK7和JDK8中HashMap的实现）的结构，即内部拥有一个Entry数组，数组中的每个元素又是一个链表；同时又是一个ReentrantLock（Segment继承了ReentrantLock）。
当需要put元素的时候，并不是对整个hashmap进行加锁，而是先通过hashcode来知道他要放在哪一个分段中，然后对这个分段进行加锁，所以当多线程put的时候，只要不是放在一个分段中，就实现了真正的并行的插入。
但是，在统计size的时候，可就是获取hashmap全局信息的时候，就需要获取所有的分段锁才能统计。
分段锁的设计目的是细化锁的粒度，当操作不需要更新整个数组的时候，就仅仅针对数组中的一项进行加锁操作。
1.7 偏向锁/轻量级锁/重量级锁
这三种锁是指锁的状态，并且是针对Synchronized。在Java 5通过引入锁升级的机制来实现高效Synchronized。这三种锁的状态是通过对象监视器在对象头中的字段来表明的。
偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁。降低获取锁的代价。
轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候，被另一个线程所访问，偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞，提高性能。
重量级锁是指当锁为轻量级锁的时候，另一个线程虽然是自旋，但自旋不会一直持续下去，当自旋一定次数的时候，还没有获取到锁，就会进入阻塞，该锁膨胀为重量级锁。重量级锁会让他申请的线程进入阻塞，性能降低。
偏向锁、轻量级锁、重量级锁适用于不同的并发场景：
- 偏向锁：无实际竞争，且将来只有第一个申请锁的线程会使用锁。
- 轻量级锁：无实际竞争，多个线程交替使用锁；允许短时间的锁竞争。
- 重量级锁：有实际竞争，且锁竞争时间长。
另外，如果锁竞争时间短，可以使用自旋锁进一步优化轻量级锁、重量级锁的性能，减少线程切换。
如果锁竞争程度逐渐提高（缓慢），那么从偏向锁逐步膨胀到重量锁，能够提高系统的整体性能。
1.8 自旋锁
在Java中，自旋锁是指尝试获取锁的线程不会立即阻塞，而是采用循环的方式去尝试获取锁，这样的好处是减少线程上下文切换的消耗，缺点是循环会消耗CPU。
2.锁的使用
2.1 预备知识
2.1.1 AQS
AbstractQueuedSynchronized 抽象队列式的同步器，AQS定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架，许多同步类实现都依赖于它，如常用的ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch…
AQS维护了一个volatile int state(代表共享资源)和一个FIFO线程等待队列（多线程争用资源被阻塞时会进入此队列）。
state的访问方式有三种：
1 getState() 2 setState() 3 compareAndSetState()
AQS定义两种资源共享方式：Exclusive（独占，只有一个线程能执行，如ReentrantLock）和Share（共享，多个线程可同时执行，如Semaphore/CountDownLatch）。
不同的自定义同步器争用共享资源的方式也不同。自定义同步器在实现时只需要实现共享资源state的获取与释放方式即可，至于具体线程等待队列的维护（如获取资源失败入队/唤醒出队等），AQS已经在顶层实现好了。自定义同步器实现时主要实现以下几种方法：
1 isHeldExclusively():该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去实现它。 2 tryAquire(int):独占方式。尝试获取资源，成功则返回true，失败则返回false。 3 tryRelease(int):独占方式。尝试释放资源，成功则返回true，失败则返回false。 4 tryAcquireShared(int):共享方式。尝试获取资源。负数表示失败；0表示成功，但没有剩余可用资源；正数表示成功，且有剩余资源。 5 tryReleaseShared(int):共享方式。尝试释放资源，如果释放后允许唤醒后续等待结点返回true，否则返回false。
以ReentrantLock为例，state初始化为0，表示未锁定状态。A线程lock()时，会调用tryAcquire()独占该锁并将state+1。此后，其他线程再tryAcquire()时就会失败，直到A线程unlock()到state=0（即释放锁）为止，其他线程才有机会获取该锁。当然，释放锁之前，A线程自己是可以重复获取此锁的（state会累加），这就是可重入的概念。但要注意，获取多少次就要释放多少次，这样才能保证state是能回到零态的。
再以CountDownLatch为例，任务分为N个子线程去执行，state为初始化为N（注意N要与线程个数一致）。这N个子线程是并行执行的，每个子线程执行完后countDown()一次，state会CAS减1。等到所有子线程都执行完后（即state=0），会unpark()主调用线程，然后主调用线程就会await()函数返回，继续后余动作。
一般来说，自定义同步器要么是独占方法，要么是共享方式，他们也只需实现tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared中的一种即可。但AQS也支持自定义同步器同时实现独占和共享两种方式，如ReentrantReadWriteLock。
2.1.2 CAS
CAS（Compare and Swap 比较并交换）是乐观锁技术，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其他线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。
CAS操作中包含三个操作数——需要读写的内存位置（V）、进行比较的预期原值（A）和拟写入的新值（B）。如果内存位置V的值与预期原值A相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值B，否则处理器不做任何操作。无论哪种情况，它都会在CAS指令之前返回该位置的值（在CAS的一些特殊情况下将仅返回CAS是否成功，而不提取当前值）。CAS有效地说明了“我认为位置V应该包含值A；如果包含该值，则将B放到这个位置；否则，不要更改该位置，只告诉我这个位置现在的值即可”。这其实和乐观锁的冲突检查+数据更新的原理是一样的。
JAVA对CAS的支持：
在JDK1.5中新增java.util.concurrent包就是建立在CAS之上的。相对于synchronized这种阻塞算法，CAS是非阻塞算法的一种常见实现。所以java.util.concurrent包中的AtomicInteger为例，看一下在不使用锁的情况下是如何保证线程安全的。主要理解getAndIncrement方法，该方法的作用相当于++i操作。
1 public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable{ 2 private volatile int value; 3 public final int get(){ 4 return value; 5 } 6 7 public final int getAndIncrement(){ 8 for (;;){ 9 int current = get(); 10 int next = current + 1; 11 if (compareAndSet(current, next)) 12 return current; 13 } 14 } 15 16 public final boolean compareAndSet(int expect, int update){ 17 return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update); 18 } 19 }
2.2 实战
2.2.1 synchronized
synchronized可重入锁验证
1 public class MyLockTest implements Runnable { 2 public synchronized void get() { 3 System.out.println("2 enter thread name-->" + Thread.currentThread().getName()); 4 //reentrantLock.lock(); 5 System.out.println("3 get thread name-->" + Thread.currentThread().getName()); 6 set(); 7 //reentrantLock.unlock(); 8 System.out.println("5 leave run thread name-->" + Thread.currentThread().getName()); 9 } 10 11 public synchronized void set() { 12 //reentrantLock.lock(); 13 System.out.println("4 set thread name-->" + Thread.currentThread().getName()); 14 //reentrantLock.unlock(); 15 } 16 17 @Override 18 public void run() { 19 System.out.println("1 run thread name-->" + Thread.currentThread().getName()); 20 get(); 21 } 22 23 public static void main(String[] args) { 24 MyLockTest test = new MyLockTest(); 25 for (int i = 0; i < 10; i++) { 26 new Thread(test, "thread-" + i).start(); 27 } 28 } 29 30 }
运行结果
1 1 run thread name-->thread-0 2 2 enter thread name-->thread-0 3 3 get thread name-->thread-0 4 1 run thread name-->thread-1 5 1 run thread name-->thread-2 6 4 set thread name-->thread-0 7 5 leave run thread name-->thread-0 8 1 run thread name-->thread-3 9 2 enter thread name-->thread-2 10 3 get thread name-->thread-2 11 4 set thread name-->thread-2 12 5 leave run thread name-->thread-2 13 2 enter thread name-->thread-1 14 3 get thread name-->thread-1 15 4 set thread name-->thread-1 16 5 leave run thread name-->thread-1 17 2 enter thread name-->thread-3 18 3 get thread name-->thread-3 19 4 set thread name-->thread-3 20 5 leave run thread name-->thread-3 21 1 run thread name-->thread-5 22 2 enter thread name-->thread-5 23 3 get thread name-->thread-5 24 4 set thread name-->thread-5 25 5 leave run thread name-->thread-5 26 1 run thread name-->thread-7 27 1 run thread name-->thread-6 28 2 enter thread name-->thread-7 29 3 get thread name-->thread-7 30 4 set thread name-->thread-7 31 1 run thread name-->thread-4 32 5 leave run thread name-->thread-7 33 1 run thread name-->thread-8 34 2 enter thread name-->thread-8 35 3 get thread name-->thread-8 36 4 set thread name-->thread-8 37 5 leave run thread name-->thread-8 38 1 run thread name-->thread-9 39 2 enter thread name-->thread-4 40 3 get thread name-->thread-4 41 4 set thread name-->thread-4 42 5 leave run thread name-->thread-4 43 2 enter thread name-->thread-6 44 3 get thread name-->thread-6 45 4 set thread name-->thread-6 46 5 leave run thread name-->thread-6 47 2 enter thread name-->thread-9 48 3 get thread name-->thread-9 49 4 set thread name-->thread-9 50 5 leave run thread name-->thread-9
get()方法中顺利进入了set()方法，说明synchronized的确是可重入锁。分析打印Log，thread-0先进入get方法体，这个时候thread-1、thread-2、thread-3等待进入，但当thread-0离开时，thread-2却先进入了方法体，没有按照thread-1、thread-2、thread-3的顺序进入get方法体，说明sychronized的确是非公平锁。而且在一个线程进入get方法体后，其他线程只能等待，无法同时进入，验证了synchronized是独占锁。
2.2.2 ReentrantLock
ReentrantLock既可以构造公平锁又可以构造非公平锁，默认为非公平锁，将上面的代码改为用ReentrantLock实现，再次运行。
1 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; 2 3 public class MyLockTest implements Runnable { 4 5 private ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock(); 6 7 public void get() { 8 System.out.println("2 enter thread name-->" + Thread.currentThread().getName()); 9 reentrantLock.lock(); 10 System.out.println("3 get thread name-->" + Thread.currentThread().getName()); 11 set(); 12 reentrantLock.unlock(); 13 System.out.println("5 leave run thread name-->" + Thread.currentThread().getName()); 14 } 15 16 public void set() { 17 reentrantLock.lock(); 18 System.out.println("4 set thread name-->" + Thread.currentThread().getName()); 19 reentrantLock.unlock(); 20 } 21 22 @Override 23 public void run() { 24 System.out.println("1 run thread name-->" + Thread.currentThread().getName()); 25 get(); 26 } 27 28 public static void main(String[] args) { 29 MyLockTest test = new MyLockTest(); 30 for (int i = 0; i < 10; i++) { 31 new Thread(test, "thread-" + i).start(); 32 } 33 } 34 35 }
运行结果
1 1 run thread name-->thread-0 2 2 enter thread name-->thread-0 3 1 run thread name-->thread-1 4 2 enter thread name-->thread-1 5 3 get thread name-->thread-0 6 4 set thread name-->thread-0 7 1 run thread name-->thread-3 8 2 enter thread name-->thread-3 9 3 get thread name-->thread-3 10 4 set thread name-->thread-3 11 5 leave run thread name-->thread-3 12 1 run thread name-->thread-4 13 2 enter thread name-->thread-4 14 3 get thread name-->thread-4 15 4 set thread name-->thread-4 16 5 leave run thread name-->thread-4 17 1 run thread name-->thread-5 18 2 enter thread name-->thread-5 19 3 get thread name-->thread-5 20 4 set thread name-->thread-5 21 5 leave run thread name-->thread-5 22 1 run thread name-->thread-7 23 2 enter thread name-->thread-7 24 3 get thread name-->thread-7 25 4 set thread name-->thread-7 26 5 leave run thread name-->thread-7 27 5 leave run thread name-->thread-0 28 3 get thread name-->thread-1 29 4 set thread name-->thread-1 30 5 leave run thread name-->thread-1 31 1 run thread name-->thread-2 32 2 enter thread name-->thread-2 33 3 get thread name-->thread-2 34 4 set thread name-->thread-2 35 5 leave run thread name-->thread-2 36 1 run thread name-->thread-9 37 2 enter thread name-->thread-9 38 3 get thread name-->thread-9 39 4 set thread name-->thread-9 40 5 leave run thread name-->thread-9 41 1 run thread name-->thread-6 42 1 run thread name-->thread-8 43 2 enter thread name-->thread-8 44 3 get thread name-->thread-8 45 4 set thread name-->thread-8 46 5 leave run thread name-->thread-8 47 2 enter thread name-->thread-6 48 3 get thread name-->thread-6 49 4 set thread name-->thread-6 50 5 leave run thread name-->thread-6
的确如其名，可重入锁，当然默认的确是非公平锁。thread-0持有锁期间，thread-1等待拥有锁，当thread-0释放锁时thread-3先获取到锁，并非按照先后顺序获取锁的。
将其构造为公平锁，看看运行结果是否符合预期。查看源码构造公平锁很简单，只要在构造器传入boolean值true即可。
1 /** 2 * Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the 3 * given fairness policy. 4 * 5 * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy 6 */ 7 public ReentrantLock(boolean fair) { 8 sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync(); 9 }
修改上面例程的代码构造方法为：
1 ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock(true);
ReentrantLock实现公平锁。
1 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; 2 3 public class MyLockTest implements Runnable { 4 5 private ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock(true); 6 7 public void get() { 8 System.out.println("2 enter thread name-->" + Thread.currentThread().getName()); 9 reentrantLock.lock(); 10 System.out.println("3 get thread name-->" + Thread.currentThread().getName()); 11 set(); 12 reentrantLock.unlock(); 13 System.out.println("5 leave run thread name-->" + Thread.currentThread().getName()); 14 } 15 16 public void set() { 17 reentrantLock.lock(); 18 System.out.println("4 set thread name-->" + Thread.currentThread().getName()); 19 reentrantLock.unlock(); 20 } 21 22 @Override 23 public void run() { 24 System.out.println("1 run thread name-->" + Thread.currentThread().getName()); 25 get(); 26 } 27 28 public static void main(String[] args) { 29 MyLockTest test = new MyLockTest(); 30 for (int i = 0; i < 10; i++) { 31 new Thread(test, "thread-" + i).start(); 32 } 33 } 34 35 }
运行结果
1 1 run thread name-->thread-0 2 2 enter thread name-->thread-0 3 3 get thread name-->thread-0 4 1 run thread name-->thread-2 5 2 enter thread name-->thread-2 6 4 set thread name-->thread-0 7 1 run thread name-->thread-3 8 2 enter thread name-->thread-3 9 1 run thread name-->thread-1 10 2 enter thread name-->thread-1 11 1 run thread name-->thread-5 12 2 enter thread name-->thread-5 13 3 get thread name-->thread-2 14 4 set thread name-->thread-2 15 5 leave run thread name-->thread-2 16 5 leave run thread name-->thread-0 17 3 get thread name-->thread-3 18 4 set thread name-->thread-3 19 5 leave run thread name-->thread-3 20 1 run thread name-->thread-9 21 2 enter thread name-->thread-9 22 3 get thread name-->thread-1 23 4 set thread name-->thread-1 24 5 leave run thread name-->thread-1 25 3 get thread name-->thread-5 26 4 set thread name-->thread-5 27 5 leave run thread name-->thread-5 28 3 get thread name-->thread-9 29 4 set thread name-->thread-9 30 5 leave run thread name-->thread-9 31 1 run thread name-->thread-6 32 2 enter thread name-->thread-6 33 3 get thread name-->thread-6 34 4 set thread name-->thread-6 35 1 run thread name-->thread-7 36 5 leave run thread name-->thread-6 37 2 enter thread name-->thread-7 38 3 get thread name-->thread-7 39 4 set thread name-->thread-7 40 5 leave run thread name-->thread-7 41 1 run thread name-->thread-4 42 2 enter thread name-->thread-4 43 3 get thread name-->thread-4 44 1 run thread name-->thread-8 45 2 enter thread name-->thread-8 46 4 set thread name-->thread-4 47 5 leave run thread name-->thread-4 48 3 get thread name-->thread-8 49 4 set thread name-->thread-8 50 5 leave run thread name-->thread-8
公平锁在多个线程想要同时获取锁的时候，会发现再排队，按照先来后到的顺序进行。
2.2.3 ReentrantReadWriteLock
读写锁的性能都会比排他锁要好，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。Java并发包提供读写锁的实现是ReentrantReadWriteLock。
| 特性 | 说明 |
| 公平性选择 | 支持非公平(默认)和公平的锁获取方式，吞吐量还是非公平优于公平 |
| 重进入 | 该锁支持重进入，以读写线程为例：读线程在获取了读锁之后，能够再次获取读锁。而写线程在获取了写锁之后能够再次获取写锁，同时也可以获取读锁 |
| 锁降级 | 遵循获取写锁、获取读锁再释放写锁的次序，写锁能够降级成为读锁 |
1 import java.util.HashMap; 2 import java.util.Map; 3 import java.util.concurrent.locks.Lock; 4 import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock; 5 6 public class MyLockTest { 7 8 public static void main(String[] args) { 9 for (int i = 0; i < 10; i++) { 10 new Thread(new Runnable() { 11 @Override 12 public void run() { 13 Cache.put("key", new String(Thread.currentThread().getName() + " joke")); 14 } 15 }, "threadW-" + i).start(); 16 new Thread(new Runnable() { 17 @Override 18 public void run() { 19 System.out.println(Cache.get("key")); 20 } 21 }, "threadR-" + i).start(); 22 new Thread(new Runnable() { 23 @Override 24 public void run() { 25 Cache.clear(); 26 } 27 }, "threadC-" + i).start(); 28 } 29 } 30 } 31 32 class Cache { 33 static Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>(); 34 static ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock(); 35 static Lock r = rwl.readLock(); 36 static Lock w = rwl.writeLock(); 37 38 // 获取一个key对应的value 39 public static final Object get(String key) { 40 r.lock(); 41 try { 42 System.out.println("get " + Thread.currentThread().getName()); 43 return map.get(key); 44 } finally { 45 r.unlock(); 46 } 47 } 48 49 // 设置key对应的value，并返回旧有的value 50 public static final Object put(String key, Object value) { 51 w.lock(); 52 try { 53 System.out.println("put " + Thread.currentThread().getName()); 54 return map.put(key, value); 55 } finally { 56 w.unlock(); 57 } 58 } 59 60 // 清空所有的内容 61 public static final void clear() { 62 w.lock(); 63 try { 64 System.out.println("clear " + Thread.currentThread().getName()); 65 map.clear(); 66 } finally { 67 w.unlock(); 68 } 69 } 70 }
运行结果
1 put threadW-0 2 clear threadC-1 3 put threadW-1 4 get threadR-1 5 threadW-1 joke 6 put threadW-2 7 get threadR-0 8 threadW-2 joke 9 clear threadC-0 10 get threadR-2 11 null 12 clear threadC-4 13 clear threadC-2 14 clear threadC-3 15 put threadW-4 16 put threadW-3 17 get threadR-3 18 threadW-3 joke 19 put threadW-5 20 get threadR-4 21 threadW-5 joke 22 clear threadC-5 23 put threadW-6 24 put threadW-7 25 get threadR-7 26 threadW-7 joke 27 get threadR-5 28 threadW-7 joke 29 get threadR-6 30 threadW-7 joke 31 clear threadC-6 32 clear threadC-7 33 put threadW-8 34 clear threadC-8 35 put threadW-9 36 get threadR-9 37 threadW-9 joke 38 clear threadC-9 39 get threadR-8 40 null
可看到普通HashMap在多线程中数据可见性正常。
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