公平锁、非公平锁、可重入锁、递归锁、自旋锁？手写自旋锁

1、公平锁、非公平锁

  1. 是什么

    公平锁就是先来后到、非公平锁就是允许加塞，Lock lock = new ReentrantLock(Boolean fair); 默认非公平。

    • **==公平锁==**是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁，类似排队打饭。

    • **==非公平锁==**是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序，有可能后申请的线程优先获取锁，在高并发的情况下，有可能会造成优先级反转或者节现象。

  2. 两者区别

    • 公平锁：Threads acquire a fair lock in the order in which they requested it

      公平锁，就是很公平，在并发环境中，每个线程在获取锁时，会先查看此锁维护的等待队列，如果为空，或者当前线程就是等待队列的第一个，就占有锁，否则就会加入到等待队列中，以后会按照FIFO的规则从队列中取到自己。

    • 非公平锁：a nonfair lock permits barging: threads requesting a lock can jump ahead of the queue of waiting threads if the lock happens to be available when it is requested.

      非公平锁比较粗鲁，上来就直接尝试占有额，如果尝试失败，就再采用类似公平锁那种方式。

  3. other

    对Java ReentrantLock而言，通过构造函数指定该锁是否公平，磨粉是非公平锁，非公平锁的优点在于吞吐量比公平锁大

    对Synchronized而言，是一种非公平锁

2、可重入所（递归锁）

  1. 递归锁是什么

    指的时同一线程外层函数获得锁之后，内层递归函数仍然能获取该锁的代码，在同一个线程在外层方法获取锁的时候，在进入内层方法会自动获取锁，也就是说，==线程可以进入任何一个它已经拥有的锁所同步着的代码块==

  2. ReentrantLock/Synchronized 就是一个典型的可重入锁

  3. 可重入锁最大的作用是避免死锁

  4. 代码示例

    package com.jian8.juc.lock;

####
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone = new Phone();
        new Thread(() -> {
            try {
                phone.sendSMS();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "Thread 1").start();
        new Thread(() -> {
            try {
                phone.sendSMS();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "Thread 2").start();
    }
}
class Phone{
    public synchronized void sendSMS()throws Exception{
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"	 -----invoked sendSMS()");
        Thread.sleep(3000);
        sendEmail();
    }

    public synchronized void sendEmail() throws Exception{
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"	 +++++invoked sendEmail()");
    }
}
    package com.jian8.juc.lock;

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

public class ReentrantLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Mobile mobile = new Mobile();
        new Thread(mobile).start();
        new Thread(mobile).start();
    }
}
class Mobile implements Runnable{
    Lock lock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {
        get();
    }

    public void get() {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"	 invoked get()");
            set();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    public void set(){
        lock.lock();
        try{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"	 invoked set()");
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

3、独占锁(写锁)/共享锁(读锁)/互斥锁

  1. 概念

    • 独占锁：指该锁一次只能被一个线程所持有，对ReentrantLock和Synchronized而言都是独占锁

    • 共享锁：只该锁可被多个线程所持有

      ReentrantReadWriteLock其读锁是共享锁，写锁是独占锁

    • 互斥锁：读锁的共享锁可以保证并发读是非常高效的，读写、写读、写写的过程是互斥的

  2. 代码示例

    package com.jian8.juc.lock;

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

/**
 * 多个线程同时读一个资源类没有任何问题，所以为了满足并发量，读取共享资源应该可以同时进行。
 * 但是
 * 如果有一个线程象取写共享资源来，就不应该自由其他线程可以对资源进行读或写
 * 总结
 * 读读能共存
 * 读写不能共存
 * 写写不能共存
 */
public class ReadWriteLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyCache myCache = new MyCache();
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            final int tempInt = i;
            new Thread(() -> {
                myCache.put(tempInt + "", tempInt + "");
            }, "Thread " + i).start();
        }
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            final int tempInt = i;
            new Thread(() -> {
                myCache.get(tempInt + "");
            }, "Thread " + i).start();
        }
    }
}

class MyCache {
    private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    private ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();

    /**
     * 写操作：原子+独占
     * 整个过程必须是一个完整的统一体，中间不许被分割，不许被打断
     *
     * @param key
     * @param value
     */
    public void put(String key, Object value) {
        rwLock.writeLock().lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "	正在写入：" + key);
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
            map.put(key, value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "	写入完成");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            rwLock.writeLock().unlock();
        }

    }

    public void get(String key) {
        rwLock.readLock().lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "	正在读取：" + key);
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
            Object result = map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "	读取完成: " + result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            rwLock.readLock().unlock();
        }

    }

    public void clear() {
        map.clear();
    }
}

4、自旋锁

  1. spinlock

    是指尝试获取锁的线程不会立即阻塞，而是==采用循环的方式去尝试获取锁==，这样的好处是减少线程上下文切换的消耗，缺点是循环会消耗CPU

        public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
        int var5;
        do {
            var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
        } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
        return var5;
    }

    手写自旋锁：

    package com.jian8.juc.lock;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

/**
 * 实现自旋锁
 * 自旋锁好处，循环比较获取知道成功位置，没有类似wait的阻塞
 *
 * 通过CAS操作完成自旋锁，A线程先进来调用mylock方法自己持有锁5秒钟，B随后进来发现当前有线程持有锁，不是null，所以只能通过自旋等待，知道A释放锁后B随后抢到
 */
public class SpinLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        SpinLockDemo spinLockDemo = new SpinLockDemo();
        new Thread(() -> {
            spinLockDemo.mylock();
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
            spinLockDemo.myUnlock();
        }, "Thread 1").start();

        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }

        new Thread(() -> {
            spinLockDemo.mylock();
            spinLockDemo.myUnlock();
        }, "Thread 2").start();
    }

    //原子引用线程
    AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();

    public void mylock() {
        Thread thread = Thread.currentThread();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "	 come in");
        while (!atomicReference.compareAndSet(null, thread)) {

        }
    }

    public void myUnlock() {
        Thread thread = Thread.currentThread();
        atomicReference.compareAndSet(thread, null);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"	 invoked myunlock()");
    }
}
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