BiBi - 并發(fā)編程 -9- ReentrantLock

From：Java并發(fā)編程的藝術

目錄
BiBi - 并發(fā)編程 -0- 開篇
 BiBi - 并發(fā)編程 -1- 挑戰(zhàn)
BiBi - 并發(fā)編程 -2- volatile
BiBi - 并發(fā)編程 -3- 鎖
 BiBi - 并發(fā)編程 -4- 原子操作
 BiBi - 并發(fā)編程 -5- Java內存模型
 BiBi - 并發(fā)編程 -6- final關鍵字
 BiBi - 并發(fā)編程 -7- DCL
BiBi - 并發(fā)編程 -8- 線程
 BiBi - 并發(fā)編程 -9- ReentrantLock
BiBi - 并發(fā)編程 -10- 隊列同步器
 BiBi - 并發(fā)編程 -11- 并發(fā)容器
 BiBi - 并發(fā)編程 -12- Fork/Join框架
 BiBi - 并發(fā)編程 -13- 并發(fā)工具類
 BiBi - 并發(fā)編程 -14- 線程池
 BiBi - 并發(fā)編程 -15- Executor框架

1. ReentrantLock

ReentrantLock的簡單實例

Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
  ...
} finally {
  lock.unlock();
}

提示：不要將lock.lock()獲取鎖的過程寫在try塊中颤练，因為如果在獲取鎖【自定義的鎖】時發(fā)生了異常棍辕，異常拋出的同時，會導致鎖被釋放。

Lock與synchronized相比獨有的特性

1）嘗試非阻塞的獲取鎖 - tryLock()
2）能被中斷地獲取鎖 - lockInterruptibly()。該方法會響應中斷，即在鎖的獲取中
可以中斷當前線程
3）超時獲取鎖 - tyrLock(long time)

重入鎖簡介

任意線程在獲取到鎖之后能夠再次獲取該鎖而不會被鎖所阻塞。ReentrantLock默認是非公平的，但可以通過構造函數設置為公平的援所；Synchronized是非公平的，不可以改變欣除。

重入鎖在獲取鎖時會對同步狀態(tài)值進行增加住拭；釋放鎖時會減少同步狀態(tài)值，只有當同步狀態(tài)值為0時，才表示該鎖釋放成功滔岳。

公平性/非公平性

定義：公平性杠娱，先對鎖進行獲取的請求一定先被滿足，反之為不公平的谱煤。
對于非公平鎖摊求，只要CAS設置同步狀態(tài)成功，則表示當前線程獲取了鎖刘离。而對于公平鎖還要判斷在同步隊列中當前節(jié)點是否有前驅節(jié)點室叉，如果有，則表示有線程比當前線程更早地請求獲取該鎖硫惕。

優(yōu)缺點：非公平鎖可以讓一個線程連續(xù)獲取鎖茧痕，因為剛釋放鎖的線程再次獲取同步狀態(tài)的幾率會非常大，這樣比公平鎖能夠減少不同線程【線程上下文】的切換恼除，從而開銷少踪旷，能保證更大的吞吐量。所以豁辉，非公平性鎖是默認的選擇埃脏。但非公平鎖可能會使線程出現【饑餓】狀態(tài)。公平鎖能保證鎖按照FIFO原則秋忙，但會進行大量的線程切換。

2. 讀寫鎖

ReentrantReadWriteLock 讀寫鎖能在同一時刻允許多個讀線程訪問【讀：共享鎖】构舟，但寫線程訪問時灰追，其它讀寫線程都會被阻塞【寫：獨占鎖】，如果存在讀鎖狗超，寫鎖只有再等所有讀鎖都釋放之后才能獲取從而保證寫操作對讀操作的可見性弹澎。

讀寫鎖例子

package ljg.concurrent;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class Cache {
  static Map<String, Object> map = new HashMap<>();
  static ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
  static Lock r = rwl.readLock();
  static Lock w = rwl.writeLock();

  public static Object get(String key) {
    r.lock();
    try {
      return map.get(key);
    } finally {
      r.unlock();
    }
  }

  public static void put(String key, Object value) {
    w.lock();
    try {
      map.put(key, value);
    } finally {
      w.unlock();
    }
  }
}

將非線程安全的HashMap與ReentrantReadWriteLock結合應用來保證線程安全。保證了能夠并發(fā)讀數據而不阻塞努咐；寫數據對讀可見苦蒿。【知道使用場景】

讀寫鎖的實現

讀寫鎖依賴自定義同步器來實現同步功能。其同步狀態(tài)值設置的很巧妙渗稍，在一個整型變量上維護兩個【讀寫】狀態(tài)佩迟，使用【按位切割】方法，高16位表示讀竿屹，低16位表示寫报强。

讀寫鎖的降級

先獲取寫鎖，再獲取讀鎖拱燃，隨后釋放之前擁有的寫鎖過程秉溉。【順序不能錯】

3. Condition接口

Condition比Object中的wait、notify召嘶、notifyAll的優(yōu)勢

1）等待隊列有多個父晶，而Object的監(jiān)視器方法只有一個
2）在線程等待狀態(tài)支持中斷響應

Condition實例

獲取一個Condition必須通過Lock的newCondition()方法。
要求：當隊列為空時弄跌，隊列的獲取數據操作阻塞甲喝；當隊列已滿時，隊列的插入操作阻塞碟绑。

package ljg.concurrent;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class BoundedQueue<T> {
  private Object[] items;
  private int addIndex;
  private int removeIndex;
  private int count;
  private Lock lock = new ReentrantLock();
  private Condition notEmpty = lock.newCondition();
  private Condition notFull = lock.newCondition();

  public BoundedQueue(int size) {
    items = new Object[size];
  }

  private void add(T t) throws InterruptedException {
    lock.lock();
    try {
      while (count == items.length) {
        notFull.await(); // 會釋放鎖
      }
      items[addIndex] = t;
      if (++addIndex == items.length) {
        addIndex = 0;
      }
      ++count;
      notEmpty.signal();
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }

  //循環(huán)數組俺猿，覆蓋數據并不刪除
  public T remove() throws InterruptedException {
    lock.lock();
    try {
      while (count == 0) {
        notEmpty.await();
      }
      Object x = items[removeIndex];
      if (++removeIndex == items.length) {
        removeIndex = 0;
      }
      --count;
      notFull.signal();
      return (T) x;
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }
}

該隊列刪除數據從index=0開始；添加滿數據后格仲，再添加數據也是從index=0開始押袍。通過count來控制是否進行添加/刪除操作。循環(huán)數組凯肋，覆蓋數據并不刪除谊惭。

4. ConditionObject

ConditionObject是同步器AQS的內部類，它實現了Condition接口侮东。因此每個Condition實例都能訪問同步器提供的方法圈盔，每個Condition都擁有所屬同步器的引用。

每個Condition對象都包含著一個【等待隊列】悄雅。同步隊列和等待隊列中的節(jié)點都是同步器的靜態(tài)內部類AbstractQueuedSynchronizer.Node驱敲。等待隊列中的節(jié)點添加和刪除不需要CAS保證，因為該線程已經獲取了鎖宽闲。

當調用await()方法時众眨，會將同步隊列中的首節(jié)，構造成一個新節(jié)點【不是直接加入】容诬，并移動到等待隊列中娩梨，然后釋放鎖，喚醒同步隊列中的后繼節(jié)點览徒，當前線程進入等待狀態(tài)狈定。
當調用signal()方法時，會將等待隊列中的首節(jié)點习蓬，移動到同步隊列并使用LickSupport喚醒節(jié)點中的線程纽什。signalAll()將等待隊列中的所有節(jié)點全部移動到同步隊列中，并喚醒每個節(jié)點的線程躲叼。