共享锁源码

‘壹’ java中有哪些锁，区别是什么

【1】公平所和非公平所。
公平锁：是指按照申请锁的顺序来获取锁，
非公平所：线程获取锁的顺序不一定按照申请锁的顺序来的。

//默认是不公平锁，传入true为公平锁，否则为非公平锁
ReentrantLock reentrantLock = new ReetrantLock();
1
2
【2】共享锁和独享锁
独享锁：一次只能被一个线程所访问
共享锁：线程可以被多个线程所持有。
ReadWriteLock 读锁是共享锁，写锁是独享锁。
【3】乐观锁和悲观锁。
乐观锁：对于一个数据的操作并发，是不会发生修改的。在更新数据的时候，会尝试采用更新，不断重入的方式，更新数据。
悲观锁：对于同一个数据的并发操作，是一定会发生修改的。因此对于同一个数据的并发操作，悲观锁采用加锁的形式。悲观锁认为，不加锁的操作一定会出问题，
【4】分段锁
1.7及之前的concurrenthashmap。并发操作就是分段锁，其思想就是让锁的粒度变小。
【5】偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁。降低获取锁的代价
轻量级锁
重量级锁
【6】自旋锁
自旋锁

‘贰’ java并发包源码怎么读

1. 各种同步控制工具的使用

1.1 ReentrantLock

ReentrantLock感觉上是synchronized的增强版，synchronized的特点是使用简单，一切交给JVM去处理，但是功能上是比较薄弱的。在JDK1.5之前，ReentrantLock的性能要好于synchronized，由于对JVM进行了优化，现在的JDK版本中，两者性能是不相上下的。如果是简单的实现，不要刻意去使用ReentrantLock。

相比于synchronized，ReentrantLock在功能上更加丰富，它具有可重入、可中断、可限时、公平锁等特点。

首先我们通过一个例子来说明ReentrantLock最初步的用法：

package test;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class Test implements Runnable{ public static ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); public static int i = 0;

@Override public void run() { for (int j = 0; j < 10000000; j++)
{ lock.lock(); try
{
i++;
} finally
{ lock.unlock();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Test test = new Test();
Thread t1 = new Thread(test);
Thread t2 = new Thread(test);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(i);
}

}

有两个线程都对i进行++操作，为了保证线程安全，使用了ReentrantLock，从用法上可以看出，与synchronized相比，ReentrantLock就稍微复杂一点。因为必须在finally中进行解锁操作，如果不在finally解锁，有可能代码出现异常锁没被释放，而synchronized是由JVM来释放锁。

那么ReentrantLock到底有哪些优秀的特点呢？

1.1.1 可重入

单线程可以重复进入，但要重复退出

lock.lock();
lock.lock();try{
i++;

}
finally{
lock.unlock();
lock.unlock();
}

由于ReentrantLock是重入锁，所以可以反复得到相同的一把锁，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(重入锁)。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。

public class Child extends Father implements Runnable{ final static Child child = new Child();//为了保证锁唯一
public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 50; i++) { new Thread(child).start();
}
}
public synchronized void doSomething() {
System.out.println("1child.doSomething()");
doAnotherThing(); // 调用自己类中其他的synchronized方法
}
private synchronized void doAnotherThing() { super.doSomething(); // 调用父类的synchronized方法
System.out.println("3child.doAnotherThing()");
}
@Override
public void run() {
child.doSomething();
}
}class Father { public synchronized void doSomething() {
System.out.println("2father.doSomething()");
}
}

我们可以看到一个线程进入不同的synchronized方法，是不会释放之前得到的锁的。所以输出还是顺序输出。所以synchronized也是重入锁

输出：

1child.doSomething()
2father.doSomething()
3child.doAnotherThing()
1child.doSomething()
2father.doSomething()
3child.doAnotherThing()
1child.doSomething()
2father.doSomething()
3child.doAnotherThing()
...

1.1.2.可中断

与synchronized不同的是，ReentrantLock对中断是有响应的。中断相关知识查看[高并发Java 二] 多线程基础

普通的lock.lock()是不能响应中断的，lock.lockInterruptibly()能够响应中断。

我们模拟出一个死锁现场，然后用中断来处理死锁

package test;import java.lang.management.ManagementFactory;import java.lang.management.ThreadInfo;import java.lang.management.ThreadMXBean;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class Test implements Runnable{ public static ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock(); public static ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock(); int lock; public Test(int lock)
{ this.lock = lock;
} @Override
public void run()
{ try
{ if (lock == 1)
{
lock1.lockInterruptibly(); try
{
Thread.sleep(500);
} catch (Exception e)
{ // TODO: handle exception
}
lock2.lockInterruptibly();
} else
{
lock2.lockInterruptibly(); try
{
Thread.sleep(500);
} catch (Exception e)
{ // TODO: handle exception
}
lock1.lockInterruptibly();
}
} catch (Exception e)
{ // TODO: handle exception
} finally
{ if (lock1.isHeldByCurrentThread())
{
lock1.unlock();
} if (lock2.isHeldByCurrentThread())
{
lock2.unlock();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ":线程退出");
}
} public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Test t1 = new Test(1);
Test t2 = new Test(2);
Thread thread1 = new Thread(t1);
Thread thread2 = new Thread(t2);
thread1.start();
thread2.start();
Thread.sleep(1000); //DeadlockChecker.check();
} static class DeadlockChecker
{ private final static ThreadMXBean mbean = ManagementFactory
.getThreadMXBean(); final static Runnable deadlockChecker = new Runnable()
{ @Override
public void run()
{ // TODO Auto-generated method stub
while (true)
{ long[] deadlockedThreadIds = mbean.findDeadlockedThreads(); if (deadlockedThreadIds != null)
{
ThreadInfo[] threadInfos = mbean.getThreadInfo(deadlockedThreadIds); for (Thread t : Thread.getAllStackTraces().keySet())
{ for (int i = 0; i < threadInfos.length; i++)
{ if(t.getId() == threadInfos[i].getThreadId())
{
t.interrupt();
}
}
}
} try
{
Thread.sleep(5000);
} catch (Exception e)
{ // TODO: handle exception
}
}

}
};
public static void check()
{
Thread t = new Thread(deadlockChecker);
t.setDaemon(true);
t.start();
}
}

}

上述代码有可能会发生死锁，线程1得到lock1，线程2得到lock2，然后彼此又想获得对方的锁。

我们用jstack查看运行上述代码后的情况

下面举个例子：

package test;import java.util.concurrent.CyclicBarrier;public class Test implements Runnable{ private String soldier; private final CyclicBarrier cyclic; public Test(String soldier, CyclicBarrier cyclic)
{ this.soldier = soldier; this.cyclic = cyclic;
} @Override
public void run()
{ try
{ //等待所有士兵到齐
cyclic.await();
dowork(); //等待所有士兵完成工作
cyclic.await();
} catch (Exception e)
{ // TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}

} private void dowork()
{ // TODO Auto-generated method stub
try
{
Thread.sleep(3000);
} catch (Exception e)
{ // TODO: handle exception
}
System.out.println(soldier + ": done");
} public static class BarrierRun implements Runnable
{ boolean flag; int n; public BarrierRun(boolean flag, int n)
{ super(); this.flag = flag; this.n = n;
} @Override
public void run()
{ if (flag)
{
System.out.println(n + "个任务完成");
} else
{
System.out.println(n + "个集合完成");
flag = true;
}

}

} public static void main(String[] args)
{ final int n = 10;
Thread[] threads = new Thread[n]; boolean flag = false;
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(n, new BarrierRun(flag, n));
System.out.println("集合"); for (int i = 0; i < n; i++)
{
System.out.println(i + "报道");
threads[i] = new Thread(new Test("士兵" + i, barrier));
threads[i].start();
}
}

}

打印结果：

集合

士兵5: done士兵7: done士兵8: done士兵3: done士兵4: done士兵1: done士兵6: done士兵2: done士兵0: done士兵9: done10个任务完成

1.7 LockSupport

提供线程阻塞原语

和suspend类似

LockSupport.park();
LockSupport.unpark(t1);

与suspend相比不容易引起线程冻结

LockSupport的思想呢，和Semaphore有点相似，内部有一个许可，park的时候拿掉这个许可，unpark的时候申请这个许可。所以如果unpark在park之前，是不会发生线程冻结的。

下面的代码是[高并发Java 二] 多线程基础中suspend示例代码，在使用suspend时会发生死锁。

而使用LockSupport则不会发生死锁。

另外

park()能够响应中断，但不抛出异常。中断响应的结果是，park()函数的返回，可以从Thread.interrupted()得到中断标志。

在JDK当中有大量地方使用到了park，当然LockSupport的实现也是使用unsafe.park()来实现的。

public static void park() { unsafe.park(false, 0L);
}

1.8 ReentrantLock 的实现

下面来介绍下ReentrantLock的实现，ReentrantLock的实现主要由3部分组成：

• CAS状态

• 等待队列

• park()

ReentrantLock的父类中会有一个state变量来表示同步的状态

• /**


• * The synchronization state.


• */


• private volatile int state;



通过CAS操作来设置state来获取锁，如果设置成了1，则将锁的持有者给当前线程

• final void lock() { if (compareAndSetState(0, 1))


• setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); else


• acquire(1);


• }



如果拿锁不成功，则会做一个申请

• public final void acquire(int arg) { if (!tryAcquire(arg) &&


• acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))


• selfInterrupt();


• }



首先，再去申请下试试看tryAcquire，因为此时可能另一个线程已经释放了锁。

如果还是没有申请到锁，就addWaiter，意思是把自己加到等待队列中去

其间还会有多次尝试去申请锁，如果还是申请不到，就会被挂起

• private final boolean parkAndCheckInterrupt() {


• LockSupport.park(this); return Thread.interrupted();


• }



同理，如果在unlock操作中，就是释放了锁，然后unpark，这里就不具体讲了。

2. 并发容器及典型源码分析

2.1ConcurrentHashMap

我们知道HashMap不是一个线程安全的容器，最简单的方式使HashMap变成线程安全就是使用Collections.synchronizedMap，它是对HashMap的一个包装

• public static Map m=Collections.synchronizedMap(new HashMap());



同理对于List，Set也提供了相似方法。

但是这种方式只适合于并发量比较小的情况。

我们来看下synchronizedMap的实现

它会将HashMap包装在里面，然后将HashMap的每个操作都加上synchronized。

由于每个方法都是获取同一把锁(mutex)，这就意味着，put和remove等操作是互斥的，大大减少了并发量。

下面来看下ConcurrentHashMap是如何实现的

在ConcurrentHashMap内部有一个Segment段，它将大的HashMap切分成若干个段（小的HashMap），然后让数据在每一段上Hash，这样多个线程在不同段上的Hash操作一定是线程安全的，所以只需要同步同一个段上的线程就可以了，这样实现了锁的分离，大大增加了并发量。

在使用ConcurrentHashMap.size时会比较麻烦，因为它要统计每个段的数据和，在这个时候，要把每一个段都加上锁，然后再做数据统计。这个就是把锁分离后的小小弊端，但是size方法应该是不会被高频率调用的方法。

在实现上，不使用synchronized和lock.lock而是尽量使用trylock，同时在HashMap的实现上，也做了一点优化。这里就不提了。

2.2BlockingQueue

BlockingQueue不是一个高性能的容器。但是它是一个非常好的共享数据的容器。是典型的生产者和消费者的实现。