Lock接口

public interface Lock { //下面4個方法都是獲得鎖void lock(); void lockInterruptibly() throws InterruptedException; // 如果當前線程未被中斷，則獲取鎖，可以響應中斷 boolean tryLock(); //如果獲取到鎖返回true，否則falseboolean tryLock(long var1, TimeUnit var3) throws InterruptedException; //如果獲取不到鎖，就等待一段時間，超時返回false。 //解除鎖，在finally里調(diào)用void unlock(); //返回Condition實例Condition newCondition(); }

對于Lock接口方法的實現(xiàn)，大多都是調(diào)用AQS的方法來實現(xiàn)。實現(xiàn)Lock接口的類含有繼承了AQS一個內(nèi)部類（例如ReentrantLock的Sync內(nèi)部類），從而調(diào)用內(nèi)部類的繼承自AQS的方法或者重寫的方法來實現(xiàn)Lock接口的方法。

Lock接口最后還有一個返回Condition實例的方法。Condition是和Lock配合使用的。

在一個AQS同步器中，可以定義多個Condition，每一個Condition是一條FIFO隊列。只需要多次lock.newCondition(),每次都會返回一個新的ConditionObject對象。在ConditionObject中，通過一個條件隊列來維護等待的線程，這個隊列跟AQS的隊列不是同一條隊列，一個同步器中可以有多個條件隊列。

Condition接口

public interface Condition {// 當前線程進入等待狀態(tài)直到被通知(signal)或被中斷void await() throws InterruptedException;// 不響應中斷等待，直到被通知(signal)void awaitUninterruptibly();// 等待指定時長直到被通知或中斷或超時。long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;// 等待指定時長直到被通知或中斷或超時。boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;// 當前線程進入等待狀態(tài)直到被通知、中斷或者到某個時間。如果沒有到指定事件就被通知，方法返回true，否則false。 boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException;// 喚醒一個等待在Condition上的線程，該線程從等待方法返回前必須獲得與Condition相關(guān)聯(lián)的鎖 void signal();// 喚醒所有等待在Condition上的線程，該線程從等待方法返回前必須獲得與Condition相關(guān)聯(lián)的鎖 void signalAll(); }

ConditionObject

ConditionObject是AQS中的內(nèi)部類，提供了條件鎖的同步實現(xiàn)，實現(xiàn)了Condition接口，并且實現(xiàn)了其中的await()，signal()，signalALL()等方法。因為Condition的操作需要獲取相關(guān)聯(lián)的鎖，所以作為同步器的內(nèi)部類也較為合理。每個Condition對象都包含著一個FIFO等待隊列，該隊列是Condition對象實現(xiàn)等待/通知功能的關(guān)鍵。

當線程獲取到鎖之后，Condition對象調(diào)用await相關(guān)的方法：

public final void await() throws InterruptedException {if (Thread.interrupted())throw new InterruptedException();// 添加當前線程到條件隊列Node node = addConditionWaiter();// 釋放已經(jīng)獲取的鎖資源，并返回釋放前的同步狀態(tài)int savedState = fullyRelease(node);int interruptMode = 0;// 如果當前節(jié)點不在同步隊列中，線程進入阻塞狀態(tài)，等待被喚醒while (!isOnSyncQueue(node)) {LockSupport.park(this);if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)break;}if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)interruptMode = REINTERRUPT;if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelledunlinkCancelledWaiters();if (interruptMode != 0)reportInterruptAfterWait(interruptMode); }

可以看到因為ConditionObject是AQS內(nèi)部類，可以獲取到外部類的數(shù)據(jù)，調(diào)用await將線程放進條件隊列，然后同樣調(diào)用LockSupport類的park方法進行阻塞。

Condition對象調(diào)用signal或者signalAll方法時：

// 將條件隊列中第一個有效的元素移除并且添加到同步隊列中 private void doSignal(Node first) {do {if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)lastWaiter = null;first.nextWaiter = null;// 將條件隊列中等待最久的那個有效元素添加到同步隊列中} while (!transferForSignal(first) &&(first = firstWaiter) != null); }// 將條件隊列中的節(jié)點轉(zhuǎn)換到同步隊列中 final boolean transferForSignal(Node node) {// 如果節(jié)點的等待狀態(tài)不能被修改，說明當前線程已經(jīng)被取消等待if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))return false;// 加入到同步隊列中，并且嘗試將前驅(qū)節(jié)點設(shè)置為可喚醒狀態(tài)Node p = enq(node); int ws = p.waitStatus;// 如果前驅(qū)節(jié)點不需要喚醒，或者設(shè)置狀態(tài)為‘喚醒’失敗，則喚醒線程時期重新爭奪同步狀態(tài)if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))LockSupport.unpark(node.thread);return true; }

singal方法將節(jié)點放回同步隊列尾端，調(diào)用enq方法，該方法在AQS的時候分析過，該方法使用了死循環(huán), 即以自旋方式將節(jié)點插入隊列，如果失敗則不停的嘗試, 直到成功為止，運用到了樂觀鎖的原理，該方法也負責在隊列為空時, 初始化隊列。

為什么要有Condition呢？

在synchronized中，我們可以調(diào)用object.await和object.notify，讓線程等待和喚醒，但方法僅在synchronized中可以使用。通過Condition能夠更加精細的控制多線程的休眠與喚醒，synchronized相比ReentrantLock、ReadWriteLock等實現(xiàn)了Lock接口和內(nèi)含繼承AQS類的子類的鎖來說，synchronized顯得笨重，不夠靈活，適合小段代碼使用。

condition.signal和object.notify區(qū)別

• obj.notify();? ?隨機喚醒一個處于等待狀態(tài)的線程，可能有多個線程處于等待狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行wait后面的代碼。與synchronized同步關(guān)鍵字配合
• condition.signal(); 喚醒在同條件隊列的線程，與Lock配合

使用要求：

• signal()、await()、signalAll()方法使用之前必須要先進行l(wèi)ock()獲取鎖，類似使用Object的notify()、wait()、notifyAll()之前必須要對Object對象進行synchronized操作，且兩類方法不能混合使用，否則都會拋IIlegalMonitorStateException。

Synchronized和Lock比較

• Synchronized是關(guān)鍵字，內(nèi)置語言實現(xiàn)，Lock是接口。
• Synchronized在線程發(fā)生異常時會自動釋放鎖，因此不會發(fā)生異常死鎖。Lock異常時不會自動釋放鎖，所以需要在finally中實現(xiàn)釋放鎖。
• Lock跟Synchronized可以在線程sleep，await，wait的時候響應中斷，但是Lock還可以在等待獲取鎖的時候響應中斷，對應的是lockInterruptibly()方法，而Synchronized只能一直等著。
• Lock可以使用讀鎖提高多線程讀效率。

關(guān)系圖：

重入鎖

可重入就是說某個線程已經(jīng)獲得某個鎖，可以再次獲取鎖而不會出現(xiàn)死鎖。

為什么需要再次獲取鎖呢？

一個線程在執(zhí)行一個帶鎖的方法，該方法中又調(diào)用了另一個需要相同鎖的方法，則該線程可以直接執(zhí)行調(diào)用的方法，而無需重新獲得鎖，從而避免了死鎖。

實現(xiàn)原理

通過為每個鎖關(guān)聯(lián)一個請求計數(shù)器和一個獲得該鎖的線程。該計數(shù)器不是AQS的state，當計數(shù)器為0時，認為鎖是未被占用的。線程請求一個未被占用的鎖時，JVM將記錄該線程并將請求計數(shù)器設(shè)置為1，此時該線程就獲得了鎖，當該線程再次請求這個鎖，計數(shù)器將遞增，當線程退出同步方法或者同步代碼塊時，計數(shù)器將遞減，當計數(shù)器為0時，線程就釋放了該對象，其他線程才能獲取該鎖。

重入鎖有：

• synchronized
• ReentrantLock
• ReentrantReadWriteLock

兩者區(qū)別

• synchronized是獨占鎖，加鎖和解鎖的過程自動進行，易于操作，但不夠靈活。ReentrantLock也是獨占鎖，加鎖和解鎖的過程需要手動進行，不易操作，但非常靈活。
• synchronized可重入，因為加鎖和解鎖自動進行，不必擔心最后是否釋放鎖；ReentrantLock也可重入，但加鎖和解鎖需要手動進行，且次數(shù)需一樣，否則其他線程無法獲得鎖。
• synchronized不可響應中斷，一個線程獲取不到鎖就一直等著；ReentrantLock可以相應中斷。

ReentrantLock

ReentrantLock的內(nèi)部類Sync繼承了AQS，分為公平鎖FairSync和非公平鎖NonfairSync。

Lock lock=new ReentrantLock();//默認非公平鎖 Lock lock=new ReentrantLock(true);//公平鎖 Lock lock=new ReentrantLock(false);//非公平鎖 getHoldCount() 查詢當前線程保持此鎖的次數(shù)，也就是執(zhí)行此線程執(zhí)行l(wèi)ock方法的次數(shù)。getQueueLength（）返回正等待獲取此鎖的線程數(shù)，比如啟動10個線程，1個線程獲得鎖，此時返回的是9。getWaitQueueLength（Condition condition）返回在該條件隊列的線程數(shù)。hasWaiters(Condition condition) 查詢該條件隊列是否有等待線程。hasQueuedThread(Thread thread) 查詢指定的線程是否正在等待獲取Lock鎖。hasQueuedThreads() 是否有線程等待此鎖isFair() 該鎖是否公平鎖isHeldByCurrentThread() 當前線程是否保持鎖鎖定，線程的執(zhí)行l(wèi)ock方法的前后分別是false和trueisLock() 此鎖是否有任意線程占用lockInterruptibly() 如果當前線程未被中斷，獲取鎖tryLock() 線程嘗試獲取鎖，如果獲取成功，返回 true，否則返回 falsetryLock(long timeout,TimeUnit unit) 線程如果在指定等待時間內(nèi)獲得了鎖，就返回true，否則返回 false

ReentrantReadWriteLock

Java并發(fā)包中ReadWriteLock是一個接口，主要有兩個方法，如下：

public interface ReadWriteLock {//返回讀鎖Lock readLock();//返回寫鎖Lock writeLock(); }

ReetrantReadWriteLock實現(xiàn)了ReadWriteLock接口并添加了可重入的特性。

有兩個鎖，一個是讀操作相關(guān)的鎖，稱為共享鎖；一個是寫相關(guān)的鎖，稱為排他鎖。

讀寫鎖的機制：

• "讀-讀" 不互斥
• "讀-寫" 互斥
• "寫-寫" 互斥

線程進入讀鎖的前提條件：

• 沒有其他線程的寫鎖或者有寫請求，但調(diào)用線程和持有鎖的線程是同一個。

線程進入寫鎖的前提條件：

• 沒有其他線程的讀鎖
• 沒有其他線程的寫鎖

3個特性：

• 公平選擇性：支持非公平（默認）和公平的鎖獲取方式，吞吐量還是非公平優(yōu)于公平。
• 重進入：讀鎖和寫鎖都支持線程重進入。
• 鎖降級: 重入允許從寫入鎖降級為讀取鎖，其實現(xiàn)方式是：先獲取寫入鎖，然后獲取讀取鎖，最后釋放寫入鎖。但是，從讀取鎖升級到寫入鎖是不可能的。

為什么需要鎖降級：

線程A獲取寫鎖然后操作完變量x（后面我們還要利用變量x來進行一些操作），如果此時沒有獲取讀鎖然后釋放寫鎖，就可能發(fā)生其他線程獲取寫鎖，然后更新了變量x，從而讓我們后面用變量x的操作發(fā)生錯誤。如果有了讀鎖，其他線程就獲取不了寫鎖，而能獲取讀鎖，提高效率也不會發(fā)生錯誤。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的多线程—Lock、Condition、ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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