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Java“锁”记

内置锁其实是相对显示锁来说的，说白了内置锁就是 synchronized 所代表Java原生锁机制，Jdk5.0之后又引入了 Lock 及其子类 ReentrantLock 这样一种新的锁机制。从加锁和内存语义上二者一样，只不过后者添加了一些其他功能，可以实现诸如轮询锁、超时锁和中断锁的功能。

public interface Lock {
    void lock();
    void lockInterruptibly() throw InterruptedException;
    boolean tryLock();
    boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
        throw InterruptedException;
    void unlock();
    Condition newCondition();
}

如果内置锁是一个 Lock 的话，它只有 lock() 和 unlock() 方法。从锁的基本属性上说，内置锁和显示锁都是可重入的，内置锁是非公平的，显示锁还可以设置为公平的。

tryLock 和 lock 的区别是前者获得锁返回true，获取不到返回false，都是立马返回，而后者如果获取不到将会阻塞到那里。

另外由于内置锁是自动释放，而显示锁必须手动释放，这就形成了显示锁的调用模式如下面这样：

Lock lock = ...;
lock.lock();
try {
    // 逻辑
} finally {
    lock.unlock();
}

也就是锁的释放必须放在finally中，确保锁可以释放。

从 ReentrantLock 衍生出来一个 ReentrantReadWriteLock ，为啥要有读写锁呢？其实是基于这样的原则，读写和写写是会引起线程安全问题的，所以都需要同步，前者是因为可见性，后者是因为一致性，但是读读是不需要同步的，所以讲读写拆分开来以提高性能。这就好比原来大家都排一个队，现在拆成两个队，自然排队等待的时间就短了。

闭锁

闭锁就像一个门，等待一个“事件”开门（结束状态），在开门之前不允许任何人（线程）通过，在此之前大家只能在城门前面等待。只不过城门可以重复的开闭，闭锁只是一次性的。

具体到Java中，闭锁的实现就是 CountDownLatch ，它可以用来实现等待某种条件满足后才把线程放行的功能，比如资源就绪、服务启动、某个操作执行等等。

信号量

信号量是用来控制同时访问某个资源的特定数量，或者同时执行某个操作的数量，有点像地铁中的限流。

从某种程度上讲，锁有点像一个二值的信号量，也就是初始值为1的信号量，不同之处是锁是可重入的，信号量不可。

栅栏

栅栏和闭锁类似，它也能阻塞一组线程直到某个事件发生。区别在于栅栏要求线程都到达栅栏位置，才能继续执行，即所谓的闭锁等待的是事件，栅栏等待的是线程。如果对比现实中的例子，闭锁犹如大家去登山，商议好早晨8点出发，无论人齐不齐，到8点大家就出发，而栅栏就类似于大家登一段就在一个歇息点等一等人，等人齐再往上登。

原子变量

原子变量实际上是一种乐观锁技术，即利用冲突检测来判断是否有来自其他线程的干扰，当进行修改操作时，先把变量的当前值current取出来，然后用一个原子的比较交换操作（CAS）对变量进行修改。有两种情况：如果变量的当前值还等于current说明这中间没有线程修改变量，修改变量值为新值；如果当前值不等于current了，说明中间有线程修改变量，重试。

以一个典型的count++为例，大家知道++这种操作实际上包括三步：

获取count当前值current
当前值加一newvalue
将newvalue赋值给count

如果两个线程同时修改count的值，假如两个线程的时序如下：

=====1===========+1=================
=========1===========+1=============

假设count的当前值为1，两个线程分别进行了++的操作，最后的值为2，第一个++操作被“覆盖”了。如果把上面2、3步换成一个CAS操作就不会发生上面的情况了，因为执行第二次操作时会拿count的旧值1和新值2对比，一对比发现不一样，说明其他线程修改了变量，这时候第二个线程会进入下一次的CAS操作，重新获取count值2，比较当前值2等于原来的值，修改为新值3。

原子变量作为一种非阻塞的锁技术，适用在读操作比较多、竞争不那么激烈的场景，这适用于大部分的业务场景。但同时原子变量也有其局限，原子锁只能保证单一变量的线程安全。

原文 https://pingao777.github.io/2019/03/07/Java“锁”记/

正文到此结束