JAVA JDK并發(fā)包里面提供了 synchronized關鍵字和Lock接口叽奥，synchronized關鍵字從語言層面為開發(fā)者提供了鎖杈抢，是隱式鎖，鎖的獲取和釋放全部被封裝起來了缘挽，很笨重掖肋，不能提供可中斷的獲取鎖屡穗，也不能實現等待超時模式獲取鎖撒蟀，而且是獨占鎖虽风，如果我們有可中斷的獲取咆瘟、等待超時模式獲取嚼隘、獲取共享鎖的需求，可以自己實現Lock接口來改寫袒餐。Lock鎖是顯示鎖飞蛹，使用需要遵循一些范式；
lock.lock();
try{
}finally{
lock.unlock;
}
這里有個要點灸眼，解鎖操作必須要放在finally代碼塊里面卧檐，加鎖操作不能放在try代碼塊里面；前者是防止出錯之后鎖不能正常釋放焰宣，后者是防止出錯不能正常加鎖霉囚，反而解鎖了；
JDK顯示鎖 提供了 ReentrantLock(可重入鎖)匕积，ReentrantReadWriteLock(讀寫鎖)兩個常用的實現類盈罐；
鎖的可重入：當鎖作用的代碼塊發(fā)生遞歸的時候，已經加鎖的線程還是可以獲取原來的鎖闪唆，不會因為是遞歸就要繼續(xù)等待盅粪，JDK提供的所有鎖都是支持可重入的；
ReentrantReadWriteLock：讀寫鎖悄蕾，內部維護了readLock票顾，writeLock兩個鎖，讀鎖是共享鎖帆调，和其他讀鎖共享库物，和寫鎖互斥；寫鎖是獨占鎖贷帮，和其他線程的寫鎖戚揭、所有讀鎖互斥；當線程拿到讀鎖時撵枢，其他線程可以繼續(xù)獲取讀鎖民晒；當讀鎖存在時精居，寫鎖阻塞，等到所有讀鎖釋放之后才可以拿到寫鎖潜必，而這時其他線程獲取鎖的時候阻塞靴姿，拿不到任何鎖；當寫鎖釋放時磁滚，讀鎖喚醒佛吓，循環(huán)這一操作；讀寫鎖是針對讀多寫少的時候垂攘，可以大大提高服務器響應的時間维雇；因為讀狀態(tài)是共享鎖，只有寫的時候需要等待寫線程完成晒他，然后其他讀線程可以讀到最新狀態(tài)吱型；
什么是AQS?
AQS是一種隊列同步器，是用來構建鎖或者其他同步組件的基礎框架陨仅，它使用一個int成員變量來表示同步狀態(tài)津滞，通過內置的FIFO隊列來完成資源獲取線程的排隊工作。
簡單來說：AQS就是一種實現同步狀態(tài)的基礎框架灼伤，我們通過它來實現鎖或者其他同步組件(CountDownLatch触徐、CyclicBarrier)。
仔細看AQS源碼我們發(fā)現其內部維護了一個雙向鏈表狐赡，Node锌介，在Node里面存了前置后置節(jié)點，各種狀態(tài)----CANCEL(取消)猾警、CONDITION孔祸、EXCLUSIVE(獨占)、PROPAGATE(傳播)发皿，總體上都是對隊列的操作崔慧，如下圖：
在同步器里面維護了一個head(頭部節(jié)點),tail(尾部節(jié)點)，每次一個新的線程進來穴墅，都會將當前線程封裝成一個Node節(jié)點加入到尾部節(jié)點惶室，節(jié)點加入同步器的變化如下：
因為不止一個線程要進行這個操作，所以添加到尾部節(jié)點需要使用循環(huán)的CAS操作來實現玄货；當線程釋放鎖之后皇钞，AQS會將當前節(jié)點的后置節(jié)點設置成首節(jié)點，然后嘗試去獲取狀態(tài)松捉，并將前置節(jié)點設置為空夹界，如果后置節(jié)點為取消狀態(tài)，則會從隊列的尾部開始循環(huán)隘世，找到一個最近的沒有被取消的節(jié)點喚醒可柿；
在看看Condition的隊列實現
在Condition內部鸠踪，是一個單向鏈表，在同步器里面复斥，維護了首節(jié)點和尾節(jié)點营密，而其他節(jié)點都指向了后面的節(jié)點；再看看Condition同步器和同步隊列之間的關系
可以看到目锭，我們可以維護多個Condition對象掛載到同步隊列里面评汰，所以每次喚醒的時候，我們只需要喚醒一個就可以了痢虹，使用signal()方法被去，當然，如果是有特殊要求世分，還是需要喚醒當前Condition下面的所有節(jié)點signalAll()，不能跨Condition喚醒缀辩。
了解了AQS的流程之后臭埋，我們需要自己來通過AQS來實現一個自己的鎖。
public class SelfLockDemo implements Lock {
private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
//3
@Override
protected boolean isHeldExclusively() {
return getState() > 0;
}
//4
public Condition newCondition() {
return new ConditionObject();
}
//1
@Override
protected boolean tryAcquire(int arg) {
if (compareAndSetState(0, 1)) {
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
return true;
} else if (getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread()) {
setState(getState() + 1);
return true;
}
return false;
}
//2
@Override
protected boolean tryRelease(int arg) {
if (getExclusiveOwnerThread() != Thread.currentThread()) {
throw new IllegalMonitorStateException();
}
if (getState() == 0) {
throw new IllegalMonitorStateException();
}
setState(getState() - 1);
if (getState() == 0) {
setExclusiveOwnerThread(null);
}
return true;
}
}
private Sync sync = new Sync();
//5
@Override
public void lock() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " ready get lock");
sync.acquire(1);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " already got lock");
}
@Override
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
sync.acquireInterruptibly(1);
}
@Override
public boolean tryLock() {
return sync.tryAcquire(1);
}
@Override
public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
return sync.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(time));
}
//6
@Override
public void unlock() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " ready release lock");
sync.release(1);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " already released lock");
}
//7
@Override
public Condition newCondition() {
return sync.newCondition();
}
上面的1臀玄、2瓢阴、3、4健无、5荣恐、6、7都是我們要實現的方法累贤，上面是實現了一個獨占鎖的例子叠穆，首先實現Lock接口，然后做一個內部類來實現AQS抽象類臼膏，重寫了tryAcquire(int arg) 硼被、tryRelease(int arg)、isHeldExclusively() 方法渗磅，看AQS源碼嚷硫，發(fā)現其內部實現了一些模板方法，所以我們要實現自己的鎖始鱼，需要重寫這些方法仔掸；tryAcquire()方法是去獲取鎖，嘗試用一次CAS操作改變狀態(tài)医清，如果成功起暮，就將當前線程設置成獨占模式，如果不成功会烙，查看當前線程是不是和獨占模式的線程是同一個(可重入的實現)鞋怀，如果都不是双泪，則會調用AQS內部的方法，將當前線程加入同步隊列的尾部密似，阻塞焙矛，等待鎖釋放之后喚醒；tryRelease 方法是 釋放鎖残腌，里面沒有任何CAS操作村斟，是因為需要先判斷是不是拿鎖的線程，如果是抛猫，就對自己進行操作蟆盹，如果狀態(tài)為0，就釋放鎖闺金；isHeldExclusively 判斷線程是否被占用逾滥，這個實現很簡單，就是看同步狀態(tài)败匹；newCondition 這個就類似JAVA提供的wait()寨昙、notify()的實現，其內部維護的是一個Condition同步隊列掀亩，當調用await()方法時候舔哪，當前線程釋放鎖，然后進入阻塞狀態(tài)槽棍；當被signal()方法喚醒時捉蚤，繼續(xù)去獲取鎖，然后執(zhí)行下一步操作炼七；5缆巧、6、7豌拙、8就很簡單了盅蝗，調用AQS內部的方法來實現的；
下面再寫一個實現共享鎖的實現
public class TrinityLockDemo implements Lock {
private Sync sync = new Sync(3);
private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
Sync(int count) {
if (count <= 0) {
throw new IllegalMonitorStateException();
}
setState(count);
}
@Override
protected int tryAcquireShared(int arg) {
for (;;) {
int current = getState();
int newCount = current - arg;
if (newCount < 0 || compareAndSetState(current, newCount)) {
return newCount;
}
}
}
@Override
protected boolean tryReleaseShared(int arg) {
for (;;) {
int current = getState();
int newCount = current + arg;
if (compareAndSetState(current, newCount)) {
return true;
}
}
}
final Condition newCondition() {
return new ConditionObject();
}
}
@Override
public void lock() {
sync.acquireShared(1);
}
@Override
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
@Override
public boolean tryLock() {
return sync.tryAcquireShared(1) >= 0;
}
@Override
public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(time));
}
@Override
public void unlock() {
sync.releaseShared(1);
}
@Override
public Condition newCondition() {
return sync.newCondition();
}
}
共享鎖的區(qū)別就是實現的方法不同姆蘸，tryAcquireShared墩莫、tryReleaseShared，這個類容許一定數量的線程獲取鎖逞敷。而這些方法內部的實現都是循環(huán)調用CAS來操作的狂秦；和獨占鎖有所不同，是因為AQS源碼里面推捐，對獨占鎖的內部實現里面是循環(huán)調用CAS來操作的裂问；
下面來說下JAVA實現的ReentrantLock（里面包含的公平鎖和非公平鎖）ReentrantReadWriteLock，讀寫鎖的實現；
第一個：在AQS源碼里面堪簿，是沒有公平和非公平概念的痊乾。公平鎖的概念是 先等待的線程先獲取到鎖，所以要實現公平鎖椭更，就需要在tryAcquire方法里面哪审，對每一個線程都需要檢查是否在隊列里面，如果不在虑瀑，需要將后來的線程加入到隊列內部來實現公平湿滓；而對于非公平鎖，先去嘗試獲取一次鎖舌狗，如果獲取到了叽奥，就直接使用，獲取不到痛侍，就進入隊列繼續(xù)進行朝氓；
第二個：讀寫鎖
因為AQS只提供了一個int成員變量來同步狀態(tài)，而讀寫鎖有兩個鎖主届，需要兩種狀態(tài)赵哲，所以JDK里面就用int 32位的高16位來代表讀鎖，低16位代表寫鎖岂膳；但是有個問題誓竿，讀鎖可以同時有多個線程進入磅网，而int 的 16位不能代表各個線程進入的次數的谈截，這里就引入了ThreadLocal線程本地變量，每個線程獲得讀鎖之后涧偷，就在ThreadLocal里面維護數據簸喂，這樣保證了讀鎖的正確計算；而對于寫鎖燎潮，因為是獨占的喻鳄，所以每次只有一個線程可以獲取，直接進行位運算就可以了确封。
至于鎖的升降級除呵，寫鎖可以退化為讀鎖，而讀鎖不能升級為寫鎖爪喘。因為寫鎖的操作需要對所有讀鎖可見颜曾，如果讀鎖升級為寫鎖，那么某一數據被更改之后秉剑，是不能及時通知其他線程的泛豪，所以 讀寫鎖只能支持寫鎖降級，不支持讀鎖升級。
