Java并发技术总结之六——Java锁分类

六. Java 锁分类

《Java并发编程：Lock》 《java 锁 Lock接口详解》

《[死磕 java同步系列之ReentrantLock源码解析（一）——公平锁、非公平锁]》)

6.1 Java 锁的分类

锁的类型目前感觉可以分成两大类：synchronized 关键字，以及 Lock, ReadWriteLock 锁以及 Reentrant 为前缀修饰的实现类 (ReentrantLock, ReentrantReadWriteLock)；

其他角度来看，按照不同分类类型的锁：

• 实现方式：synchronized / Lock, ReadWriteLock 及其实现类；
• 可中断性：synchronized / Lock
• 公平性：ReentrantLock 构造函数中，传入 boolean 值，可以控制公平性，默认非公平；公平锁按照锁的申请顺序分配锁，申请锁时间最长的线程在下一次会最早得到锁；非公平锁不对申请锁的时间进行保证，所以可能导致某个线程永远都获取不到锁；
• 可重入性：synchronized / ReentrantLock，如果一个线程已经获得了一个对象锁，此后该线程再请求进入被该对象锁的同步代码块时，由于该线程之前已经获取了这个对象锁，所以可以直接进入该锁的同步代码块；
• 读写性：ReadWriteLock；

可重入性的原理：参考《深入理解 Java 虚拟机》P391 可重入锁和不可重入：参考《Java不可重入锁和可重入锁理解》 对于一个对象，进入对象锁的代码域之后，线程对该锁进行计数。没有进入锁时，该锁的计数值为 0。第一个获取到该锁的线程获得该对象锁，此后每多一个线程对该锁进行申请，则计数值 +1。每当有一个线程释放了这个锁，则该锁对应的计数值 -1。直到这个锁的计数值重新回到 0，其他线程才可以获取到该锁的所有权。 我对于对象锁的理解：

• 对于 synchronized，可以为 synchronized 方法的实例对象 this，或者 synchronized(object) 的 object，都是对象锁；
• 对于 Lock，就是 lock 对象本身；

不可重入锁：以可重入的对立面理解即可：对于某个 Lock 的实现，如果该 Lock 被线程A锁住，线程A的其他对象想要获取该 Lock，但由于在此之前 Lock 已经被锁住，所以这里不能获取到该 Lock。总之感觉不可重入锁并不是一种合适的 Lock 的类型。

不可重入锁的代码实例如下：

public class Lock {
    private boolean isLocked = false;
    public synchronized void lock() throws InterruptedException {
        while(isLocked) {    
            wait();
        }
        isLocked = true;
    }
    public synchronized void unlock() {
        isLocked = false;
        notify();
    }
}

public class Count {
    Lock lock = new Lock();
    public void print() {
        lock.lock();
        doAdd();
        lock.unlock();
    }
    public void doAdd() {
        lock.lock();
        //do something
        lock.unlock();
    }
}

Lock 接口主要有六个方法：

// 获取锁
void lock();
// 获取锁，可中断
void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
// 尝试获取锁；如果没有获取到，则返回 false；如果获取到则返回 true
boolean tryLock();
// 尝试在某段时间内获取锁，如果等待一段时间仍没有获取到则返回 false；
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
// 释放锁
void unlock();
// 条件锁
Condition newCondition();

6.2 公平锁与非公平锁

为什么ReentrantLock默认采用的是非公平模式？因为非公平模式效率比较高。非公平模式会在一开始就尝试两次获取锁，如果当时正好 state 的值为 0，它就会成功获取到锁，少了排队导致的阻塞/唤醒过程，并且减少了线程频繁的切换带来的性能损耗。

同时非公平模式也存在弊端。非公平模式有可能会导致一开始排队的线程一直获取不到锁，导致线程饿死。

公平锁与非公平锁在源码上的区别：

• 公平锁：在尝试获取锁的时候，首先会判断 AQS 线程队列的头部是否为当前线程（队列的特性决定了公平性），如果当前线程位于 AQS 线程队列的头部，则说明当前线程等待的时间最长，当前线程有资格比较状态，然后才能获取到锁。
• 非公平锁：尝试获取锁的时候不会判断 AQS 队列头部信息，直接进行比较状态并尝试获取锁。