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Java concurrency之鎖_動(dòng)力節(jié)點(diǎn)Java學(xué)院整理

更新時(shí)間：2017年06月07日 15:58:10 作者：skywang12345

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了Java concurrency之鎖的相關(guān)資料，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

根據(jù)鎖的添加到Java中的時(shí)間，Java中的鎖，可以分為"同步鎖"和"JUC包中的鎖"。

同步鎖

　　即通過synchronized關(guān)鍵字來進(jìn)行同步，實(shí)現(xiàn)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)資源的互斥訪問的鎖。Java 1.0版本中就已經(jīng)支持同步鎖了。

　　同步鎖的原理是，對(duì)于每一個(gè)對(duì)象，有且僅有一個(gè)同步鎖；不同的線程能共同訪問該同步鎖。但是，在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，該同步鎖能且只能被一個(gè)線程獲取到。這樣，獲取到同步鎖的線程就能進(jìn)行CPU調(diào)度，從而在CPU上執(zhí)行；而沒有獲取到同步鎖的線程，必須進(jìn)行等待，直到獲取到同步鎖之后才能繼續(xù)運(yùn)行。這就是，多線程通過同步鎖進(jìn)行同步的原理！　

JUC包中的鎖

　　相比同步鎖，JUC包中的鎖的功能更加強(qiáng)大，它為鎖提供了一個(gè)框架，該框架允許更靈活地使用鎖，只是它的用法更難罷了。

　　JUC包中的鎖，包括：Lock接口，ReadWriteLock接口，LockSupport阻塞原語(yǔ)，Condition條件，AbstractOwnableSynchronizer/AbstractQueuedSynchronizer/AbstractQueuedLongSynchronizer三個(gè)抽象類，ReentrantLock獨(dú)占鎖，ReentrantReadWriteLock讀寫鎖。由于CountDownLatch，CyclicBarrier和Semaphore也是通過AQS來實(shí)現(xiàn)的；因此，我也將它們歸納到鎖的框架中進(jìn)行介紹。

　　先看看鎖的框架圖，如下所示。

01. Lock接口

　　JUC包中的 Lock 接口支持那些語(yǔ)義不同(重入、公平等)的鎖規(guī)則。所謂語(yǔ)義不同，是指鎖可是有"公平機(jī)制的鎖"、"非公平機(jī)制的鎖"、"可重入的鎖"等等。"公平機(jī)制"是指"不同線程獲取鎖的機(jī)制是公平的"，而"非公平機(jī)制"則是指"不同線程獲取鎖的機(jī)制是非公平的"，"可重入的鎖"是指同一個(gè)鎖能夠被一個(gè)線程多次獲取。

02. ReadWriteLock

　　ReadWriteLock 接口以和Lock類似的方式定義了一些讀取者可以共享而寫入者獨(dú)占的鎖。JUC包只有一個(gè)類實(shí)現(xiàn)了該接口，即 ReentrantReadWriteLock，因?yàn)樗m用于大部分的標(biāo)準(zhǔn)用法上下文。但程序員可以創(chuàng)建自己的、適用于非標(biāo)準(zhǔn)要求的實(shí)現(xiàn)。

03. AbstractOwnableSynchronizer/AbstractQueuedSynchronizer/AbstractQueuedLongSynchronizer

　　AbstractQueuedSynchronizer就是被稱之為AQS的類，它是一個(gè)非常有用的超類，可用來定義鎖以及依賴于排隊(duì)阻塞線程的其他同步器；ReentrantLock，ReentrantReadWriteLock，CountDownLatch，CyclicBarrier和Semaphore等這些類都是基于AQS類實(shí)現(xiàn)的。AbstractQueuedLongSynchronizer 類提供相同的功能但擴(kuò)展了對(duì)同步狀態(tài)的 64 位的支持。兩者都擴(kuò)展了類 AbstractOwnableSynchronizer（一個(gè)幫助記錄當(dāng)前保持獨(dú)占同步的線程的簡(jiǎn)單類）。

04. LockSupport

　　LockSupport提供“創(chuàng)建鎖”和“其他同步類的基本線程阻塞原語(yǔ)”。

　　LockSupport的功能和"Thread中的Thread.suspend()和Thread.resume()有點(diǎn)類似"，LockSupport中的park() 和 unpark() 的作用分別是阻塞線程和解除阻塞線程。但是park()和unpark()不會(huì)遇到“Thread.suspend 和 Thread.resume所可能引發(fā)的死鎖”問題。

05. Condition

　　Condition需要和Lock聯(lián)合使用，它的作用是代替Object監(jiān)視器方法，可以通過await(),signal()來休眠/喚醒線程。
Condition 接口描述了可能會(huì)與鎖有關(guān)聯(lián)的條件變量。這些變量在用法上與使用 Object.wait 訪問的隱式監(jiān)視器類似，但提供了更強(qiáng)大的功能。需要特別指出的是，單個(gè) Lock 可能與多個(gè) Condition 對(duì)象關(guān)聯(lián)。為了避免兼容性問題，Condition 方法的名稱與對(duì)應(yīng)的 Object 版本中的不同。

06. ReentrantLock

　　ReentrantLock是獨(dú)占鎖。所謂獨(dú)占鎖，是指只能被獨(dú)自占領(lǐng)，即同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)只能被一個(gè)線程鎖獲取到的鎖。ReentrantLock鎖包括"公平的ReentrantLock"和"非公平的ReentrantLock"。"公平的ReentrantLock"是指"不同線程獲取鎖的機(jī)制是公平的"，而"非公平的　　ReentrantLock"則是指"不同線程獲取鎖的機(jī)制是非公平的"，ReentrantLock是"可重入的鎖"。

　　ReentrantLock的UML類圖如下：

　　(01) ReentrantLock實(shí)現(xiàn)了Lock接口。
　　(02) ReentrantLock中有一個(gè)成員變量sync，sync是Sync類型；Sync是一個(gè)抽象類，而且它繼承于AQS。
　　(03) ReentrantLock中有"公平鎖類"FairSync和"非公平鎖類"NonfairSync，它們都是Sync的子類。ReentrantReadWriteLock中sync對(duì)象，是FairSync與NonfairSync中的一種，這也意味著ReentrantLock是"公平鎖"或"非公平鎖"中的一種，ReentrantLock默認(rèn)是非公平鎖。

07. ReentrantReadWriteLock

　　ReentrantReadWriteLock是讀寫鎖接口ReadWriteLock的實(shí)現(xiàn)類，它包括子類ReadLock和WriteLock。ReentrantLock是共享鎖，而WriteLock是獨(dú)占鎖。

　　ReentrantReadWriteLock的UML類圖如下：

(01) ReentrantReadWriteLock實(shí)現(xiàn)了ReadWriteLock接口。
　　(02) ReentrantReadWriteLock中包含sync對(duì)象，讀鎖readerLock和寫鎖writerLock。讀鎖ReadLock和寫鎖WriteLock都實(shí)現(xiàn)了Lock接口。
　　(03) 和"ReentrantLock"一樣，sync是Sync類型；而且，Sync也是一個(gè)繼承于AQS的抽象類。Sync也包括"公平鎖"FairSync和"非公平鎖"NonfairSync。

08. CountDownLatch

　　CountDownLatch是一個(gè)同步輔助類，在完成一組正在其他線程中執(zhí)行的操作之前，它允許一個(gè)或多個(gè)線程一直等待。
　　CountDownLatch的UML類圖如下：

　　CountDownLatch包含了sync對(duì)象，sync是Sync類型。CountDownLatch的Sync是實(shí)例類，它繼承于AQS。

09. CyclicBarrier

　　CyclicBarrier是一個(gè)同步輔助類，允許一組線程互相等待，直到到達(dá)某個(gè)公共屏障點(diǎn) (common barrier point)。因?yàn)樵?barrier 在釋放等待線程后可以重用，所以稱它為循環(huán) 的 barrier。

　　CyclicBarrier的UML類圖如下：

　　CyclicBarrier是包含了"ReentrantLock對(duì)象lock"和"Condition對(duì)象trip"，它是通過獨(dú)占鎖實(shí)現(xiàn)的。
　　CyclicBarrier和CountDownLatch的區(qū)別是：
　　(01) CountDownLatch的作用是允許1或N個(gè)線程等待其他線程完成執(zhí)行；而CyclicBarrier則是允許N個(gè)線程相互等待。
　　(02) CountDownLatch的計(jì)數(shù)器無法被重置；CyclicBarrier的計(jì)數(shù)器可以被重置后使用，因此它被稱為是循環(huán)的barrier。

10. Semaphore

　　Semaphore是一個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)量，它的本質(zhì)是一個(gè)"共享鎖"。

　　信號(hào)量維護(hù)了一個(gè)信號(hào)量許可集。線程可以通過調(diào)用acquire()來獲取信號(hào)量的許可；當(dāng)信號(hào)量中有可用的許可時(shí)，線程能獲取該許可；否則線程必須等待，直到有可用的許可為止。線程可以通過release()來釋放它所持有的信號(hào)量許可。

　　Semaphore的UML類圖如下：