记录一下公平锁，非公平锁，可重入锁（递归锁），读写锁，自旋锁的概念，以及一些和锁有关的java类。

公平锁与非公平锁：

公平锁就是在多线程环境下，每个线程在获取锁时，先查看这个锁维护的队列，如果队列为空或者自身就是等待队列的第一个，就占有锁。否则就加入到等待队列中，按照FIFO的顺序依次占有锁。

非公平锁会一上来就试图占有锁，如果占有失败，再按照公平锁的方式等待。

公平锁和非公平锁可以用  Lock lock = new ReentrantLock(boolean fair)的方式创建（默认为非公平锁，相当于fair为false）。Synchronized是一种非公平锁。非公平锁的优点在于吞吐量比公平锁大

java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$FairSync.java//公平获取锁protected final boolean tryAcquire( int acquires) {     final Thread current = Thread.currentThread();     int c = getState();     //状态为0，说明当前没有线程占有锁     if (c ==  0 ) {        //如果当前线程是等待队列的第一个或者等待队列为空，则通过cas指令设置state为1，当前线程获得锁         if (isFirst(current) &&             compareAndSetState( 0 , acquires)) {             setExclusiveOwnerThread(current);             return true ;         }     }//如果当前线程本身就持有锁，那么叠加状态值，持续获得锁     else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {         int nextc = c + acquires;         if (nextc <  0 )             throw new Error( "Maximum lock count exceeded" );         setState(nextc);         return true ;      }      //以上条件都不满足，那么线程进入等待队列。      return false ;}//非公平占有锁 final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {            final Thread current = Thread.currentThread();            int c = getState();            if (c == 0) {                //如果当前没有线程占有锁，当前线程直接通过cas指令占有锁                if (compareAndSetState(0, acquires)) {                    setExclusiveOwnerThread(current);                    return true;                }            }             else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {                int nextc = c + acquires;                if (nextc < 0) // overflow                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");                setState(nextc);                return true;            }            return false;        }

 

可重入锁：

可重入锁又叫递归锁，其实就是ReentrantLock。reentrant 译为可重入，意味着线程可以进入它已经拥有的锁的同步代码块。

同一个线程在外层方法获取锁的时候，在进入内层方法仍然会自动获取锁。

它有一个与锁相关的获取计数器，如果拥有锁的某个线程再次得到锁，那么获取计数器就加1，然后锁需要被释放两次才能获得真正释放。这模仿了 synchronized 的语义；如果线程进入由线程已经拥有的监控器保护的 synchronized 块，就允许线程继续进行，当线程退出第二个（或者后续） synchronized 块的时候，不释放锁，只有线程退出它进入的监控器保护的第一个 synchronized 块时，才释放锁。

下面引用一个可重入锁和不可重入的设计（https://blog.csdn.net/u012545728/article/details/80843595）

//可重入锁的设计public class MyReentrantLock{    boolean isLocked = false;    Thread  lockedBy = null;    int lockedCount = 0;    public synchronized void lock()            throws InterruptedException{        Thread thread = Thread.currentThread();        while(isLocked && lockedBy != thread){            wait();        }        isLocked = true;        lockedCount++;        lockedBy = thread;    }    public synchronized void unlock(){        if(Thread.currentThread() == this.lockedBy){            lockedCount--;            if(lockedCount == 0){                isLocked = false;                notify();            }        }    }}//不可重入锁的设计public class UnReentrantLock{    private boolean isLocked = false;    public synchronized void lock() throws InterruptedException{        while(isLocked){                wait();        }        isLocked = true;    }    public synchronized void unlock(){        isLocked = false;        notify();    }}

 

自旋锁：

是指当一个线程在获取锁的时候，如果锁已经被其它线程获取，那么该线程将循环等待，直到获取到锁。

自旋锁的优点是不会使线程状态发生切换，一直处于用户态，即线程一直都是active的；不会使线程进入阻塞状态，减少了不必要的上下文切换。

自旋锁的缺点是如果一个线程长时间不释放锁，就会使其它线程循环等待，消耗CPU。不公平的锁无法满足等待时间最长的线程优先获取锁，可能存在“线程饥饿”问题。

 

自旋锁的代码实现：

1 public class SpinLockDemo { 2     private  AtomicReference
     
       atomicReference= new AtomicReference<>(); 3  4     public void myLock(){ 5         Thread thread = Thread.currentThread(); 6         //在期望线程是null的时候,设置为当前进程,退出循环,其他线程进来将进入循环 7         while (!atomicReference.compareAndSet(null,thread)){ 8             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程等待中"); 9         }10         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程进入");11 12     }13 14     public void myUnlock(){15         Thread thread = Thread.currentThread();16         //将原子线程引用的当前线程设置为null时才会退出循环17         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程结束");18         while (!atomicReference.compareAndSet(thread,null)){19         }20     }21 22     public static void main(String[] args){23         SpinLockDemo spinLockDemo = new SpinLockDemo();24         new Thread(()->{25             spinLockDemo.myLock();26             try {27                 TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);28             } catch (InterruptedException e) {29                 e.printStackTrace();30             }31             spinLockDemo.myUnlock();32         },"t1").start();33 34         new Thread(()->{35             spinLockDemo.myLock();36             try {37                 TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);38             } catch (InterruptedException e) {39                 e.printStackTrace();40             }41             spinLockDemo.myUnlock();42         },"t2").start();43     }44 }
     

运行结果：

t1线程进入t2线程等待中t2线程等待中t2线程等待中t2线程等待中t2线程等待中t2线程等待中t1线程结束t2线程进入t2线程结束

 

读写锁：

读锁为共享锁，写锁为排它锁。java中可以使用ReentrantReadWriteLock来实现。

引入几点总结：

(a).重入方面其内部的WriteLock可以获取ReadLock，但是反过来ReadLock想要获得WriteLock则永远都不要想。 

(b).WriteLock可以降级为ReadLock，顺序是：先获得WriteLock再获得ReadLock，然后释放WriteLock，这时候线程将保持Readlock的持有。反过来ReadLock想要升级为WriteLock则不能。

(c).ReadLock可以被多个线程持有并且在作用时排斥任何的WriteLock，而WriteLock则是完全的互斥。这一特性最为重要，因为对于高读取频率而相对较低写入的数据结构，使用此类锁同步机制可以提高并发量。 

(d).不管是ReadLock还是WriteLock都支持Interrupt，语义与ReentrantLock一致。 

(e).WriteLock支持Condition并且与ReentrantLock语义一致，而ReadLock则不能使用Condition，否则抛出UnsupportedOperationException异常。 

读写锁的例子：

1 public class ReadAndWriteLock { 2  3     static class MyCache{ 4         private volatile Map
     
       cache = new HashMap<>(); 5         private ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock(); 6  7         //模仿缓存中的写入,使用写锁 8         public void put(String key,Object value){ 9             rwLock.writeLock().lock();10             try {11             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程正在写入["+key+"]");12             cache.put(key,value);13             try { TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(200); }catch (InterruptedException e){}14             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入完成");15             }finally {16                 rwLock.writeLock().unlock();17             }18         }19         //模仿缓存中的读取,使用读锁20         public void get(String key){21             rwLock.readLock().lock();22             try {23                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程正在读取");24                 try {25                     TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(200);26                 } catch (InterruptedException e) {27                 }28                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程读取完成");29             }finally {30                 rwLock.readLock().unlock();31             }32         }33     }34     //测试方法35     public static void main(String[] args) {36         MyCache myCache = new MyCache();37         //5个线程写入,5个线程读取38         for (int i = 1; i <= 5 ; i++) {39             final int temp = i;40             new Thread(()->{41                 myCache.put(temp+"","线程"+temp);42             },String.valueOf(i)).start();43         }44         for (int i = 1; i <= 5 ; i++) {45             final int temp = i;46             new Thread(()->{47                 myCache.get(temp+"");48             },String.valueOf(i)).start();49         }50     }51 }
     

运行结果：

1线程正在写入[1]1写入完成3线程正在写入[3]3写入完成5线程正在写入[5]5写入完成2线程正在写入[2]2写入完成2线程正在读取1线程正在读取5线程正在读取4线程正在读取4线程读取完成2线程读取完成1线程读取完成5线程读取完成4线程正在写入[4]4写入完成3线程正在读取3线程读取完成