[Java并发系列]Java中的锁
讨论J.U.C包中locks下面的类(包括接口)
锁主要是用来控制多个线程访问共享资源的一种方式，通常情况下，一个锁可以防止在同一时间内多个线程同时访问共享资源(读写锁除外，读写锁在同一时间内，可以允许有多个读锁同时读共享资源)。
1. Lock接口
Lock接口同synchronized关键字的作用类似，都是提供了同步的功能。但是Lock在使用的时候，需要显式的去获取锁。与synchronized相比，Lock失去了隐式获取锁的便捷性，但是可以控制锁的获取和释放，可中断锁和超时锁。
2. Lock接口主要API
- void lock(); 获取锁
- void lockInterruptibly(); 可中断的获取锁，此方法和lock()方法的区别在于： 当使用lockInterruptibly获取锁时可以中断当前线程；
- boolean tryLock(); 尝试非阻塞的获取锁，当调用此方法之后，如果能获取则返回true，如果不能获取则直接返回false；
- boolean tryLock(long time, TimeUnit unit); 超时获取锁
- void unlock(); 释放锁
- Condition newCondition(); 获取等待通知组件，该组件和当前的锁绑定在一起，只有当前线程获的了锁，才能调用该组件的wait()方法，调用wait()方法之后，当前线程将释放锁；
3. Lock接口的实现类
1. ReentrantLock(重入锁)
重入锁，就是支持重进入的锁，表示该锁支持一个线程对资源的重复加锁。
重进入： 指的是任意线程在获取锁能够再次获取该所而不会被阻塞。 公平与非公平获取锁：公平指的是在绝对时间上，先对锁进行请求的线程(等待时间最长的线程优先获取锁)首先获取锁，那么这个锁是公平的，反之，则是非公平的。
①. 锁的重进入
如果要实现锁的重进入，那么就就绪解决两个问题：
- 锁的获取：要获取锁，那么锁就需要去检查获取该锁的线程是否是已获取此锁的线程(也就是是否是当前线程占有此锁)，如果是，那么获取成功；如下代码是非公平获取锁的方式
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {//获取当前线程
final Thread current = Thread.currentThread(); //获取当前锁的状态
int c = getState();
if (c == 0) { //没有线程
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
} else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { //同步状态值增加
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}在此方法中，首先判断此锁是否已被占有，如果没有则使用CAS的方式设置同步状态；如果锁已被占有，则判断当前线程是否是占有此锁的线程，然后再来决定获取操作是否成功，如果获取锁的线程再次请求获取锁，则将同步状态值进行增加并且返回true。 所以重入锁的获取就是当线程重入成功，增加锁的同步状态值即可。
- 锁的释放：线程重复N此获取锁，那么就需要释放N次，其他的线程才可以获取该锁。如下代码是释放锁的代码：
protected final boolean tryRelease(int releases) {
int c = getState() - releases;
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread()) throw new IllegalMonitorStateException();
boolean free = false;
if (c == 0) {
free = true;
setExclusiveOwnerThread(null);
}
setState(c);
return free;
}如果一个锁被某个线程获取了N次，那么前(N-1)次都会返回false，而当同步状态完成被释放时(c=0)，将占有线程设置为null，才会返回true。
②. 公平与非公平的获取锁
如下是公平获取锁的代码：
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
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;
}
}与上面非公平获取锁的代码相比，在这段代码中，仅仅在if条件中多了一个hasQueuedPredecessors()方法，此方法就是判断在同步队列中，当前节点是否有前驱节点(即有比当前线程更早的获取锁的线程)，因此当hasQueuedPredecessors()返回true时，就需要等待前驱线程获取并释放锁之后才能继续获取锁。
2. ReadWriteLock(读写锁)
排他锁：指的是在同一时刻只允许一个线程进行访问 读写锁：在同一时间，允许有多个读线程进行访问，而在写线程进行访问时，读线程和其他写线程均会被阻塞。读写锁维护了一个读锁和一个写锁，通过读写分离，来提升并发性能(至少比排他锁性能好多了)。
//todo 读写锁内容较多，留待以后来写
4. LockSupport类
LockSupport类位于在J.U.C.locks包中，它主要是定义了一些公共静态方法，这些方法提供了最基本的线程阻塞和唤醒功能。如下表是LockSupport中提供的一些方法及描述：
方法 | 描述 |
|---|---|
public static void park() | 阻塞当前线程，当其他线程调用unpark()或者中断当前线程时，才能从park()方法返回 |
fipublic static void parkNanos(long nanos) | 阻塞当前线程，超过nanos纳秒之后，自动返回 |
public static void parkUntil(long deadline) | 阻塞当前线程，直到deadline时间 |
public static void unpark(Thread thread) | 唤醒处于阻塞的线程 |
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