记录一下公平锁，非公平锁，可重入锁（递归锁），读写锁，自旋锁****的概念，以及一些和锁有关的java类。
公平锁与非公平锁：
公平锁就是在多线程环境下，每个线程在获取锁时，先查看这个锁维护的队列，如果队列为空或者自身就是等待队列的第一个，就占有锁。否则就加入到等待队列中，按照FIFO的顺序依次占有锁。
非公平锁会一上来就试图占有锁，如果占有失败，再按照公平锁的方式等待。
公平锁和非公平锁可以用 Lock lock = new ReentrantLock(boolean fair)的方式创建（默认为非公平锁，相当于fair为false）。Synchronized是一种非公平锁。非公平锁的优点在于吞吐量比公平锁大
java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$FairSync.java
//公平获取锁
protected final boolean tryAcquire( int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
//状态为0，说明当前没有线程占有锁
if (c == 0 ) {
//如果当前线程是等待队列的第一个或者等待队列为空，则通过cas指令设置state为1，当前线程获得锁
if (isFirst(current) &&
compareAndSetState( 0 , acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true ;
}
}
//如果当前线程本身就持有锁，那么叠加状态值，持续获得锁
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0 )
throw new Error( "Maximum lock count exceeded" );
setState(nextc);
return true ;
}
//以上条件都不满足，那么线程进入等待队列。
return false ;
}
//非公平占有锁
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
//如果当前没有线程占有锁，当前线程直接通过cas指令占有锁
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
可重入锁：
可重入锁又叫递归锁，其实就是ReentrantLock。reentrant 译为可重入，意味着线程可以进入它已经拥有的锁的同步代码块。
同一个线程在外层方法获取锁的时候，在进入内层方法仍然会自动获取锁。
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。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。
下面引用一个可重入锁和不可重入的设计（https://blog.csdn.net/u012545728/article/details/80843595）
//可重入锁的设计
public class MyReentrantLock{
boolean isLocked = false;
Thread lockedBy = null;
int lockedCount = 0;
public synchronized void lock()
throws InterruptedException{
Thread thread = Thread.currentThread();
while(isLocked && lockedBy != thread){
wait();
}
isLocked = true;
lockedCount++;
lockedBy = thread;
}
public synchronized void unlock(){
if(Thread.currentThread() == this.lockedBy){
lockedCount--;
if(lockedCount == 0){
isLocked = false;
notify();
}
}
}
}
//不可重入锁的设计
public class UnReentrantLock{
private boolean isLocked = false;
public synchronized void lock() throws InterruptedException{
while(isLocked){
wait();
}
isLocked = true;
}
public synchronized void unlock(){
isLocked = false;
notify();
}
}
自旋锁：
是指当一个线程在获取锁的时候，如果锁已经被其它线程获取，那么该线程将循环等待，直到获取到锁。
自旋锁的优点是不会使线程状态发生切换，一直处于用户态，即线程一直都是active的；不会使线程进入阻塞状态，减少了不必要的上下文切换。
自旋锁的缺点是如果一个线程长时间不释放锁，就会使其它线程循环等待，消耗CPU。不公平的锁无法满足等待时间最长的线程优先获取锁，可能存在“线程饥饿”问题。
自旋锁的代码实现：
1 public class SpinLockDemo {
2 private AtomicReference<Thread> atomicReference= new AtomicReference<>();
3
4 public void myLock(){
5 Thread thread = Thread.currentThread();
6 //在期望线程是null的时候,设置为当前进程,退出循环,其他线程进来将进入循环
7 while (!atomicReference.compareAndSet(null,thread)){
8 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程等待中");
9 }
10 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程进入");
11
12 }
13
14 public void myUnlock(){
15 Thread thread = Thread.currentThread();
16 //将原子线程引用的当前线程设置为null时才会退出循环
17 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程结束");
18 while (!atomicReference.compareAndSet(thread,null)){
19 }
20 }
21
22 public static void main(String[] args){
23 SpinLockDemo spinLockDemo = new SpinLockDemo();
24 new Thread(()->{
25 spinLockDemo.myLock();
26 try {
27 TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
28 } catch (InterruptedException e) {
29 e.printStackTrace();
30 }
31 spinLockDemo.myUnlock();
32 },"t1").start();
33
34 new Thread(()->{
35 spinLockDemo.myLock();
36 try {
37 TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
38 } catch (InterruptedException e) {
39 e.printStackTrace();
40 }
41 spinLockDemo.myUnlock();
42 },"t2").start();
43 }
44 }
运行结果：
t1线程进入
t2线程等待中
t2线程等待中
t2线程等待中
t2线程等待中
t2线程等待中
t2线程等待中
t1线程结束
t2线程进入
t2线程结束
读写锁：
读锁为共享锁，写锁为排它锁。java中可以使用ReentrantReadWriteLock来实现。
引入几点总结：
(a).重入方面其内部的WriteLock可以获取ReadLock，但是反过来ReadLock想要获得WriteLock则永远都不要想。
(b).WriteLock可以降级为ReadLock，顺序是：先获得WriteLock再获得ReadLock，然后释放WriteLock，这时候线程将保持Readlock的持有。反过来ReadLock想要升级为WriteLock则不能。
(c).ReadLock可以被多个线程持有并且在作用时排斥任何的WriteLock，而WriteLock则是完全的互斥。这一特性最为重要，因为对于高读取频率而相对较低写入的数据结构，使用此类锁同步机制可以提高并发量。
(d).不管是ReadLock还是WriteLock都支持Interrupt，语义与ReentrantLock一致。
(e).WriteLock支持Condition并且与ReentrantLock语义一致，而ReadLock则不能使用Condition，否则抛出UnsupportedOperationException异常。
读写锁的例子：
1 public class ReadAndWriteLock {
2
3 static class MyCache{
4 private volatile Map<String,Object> cache = new HashMap<>();
5 private ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
6
7 //模仿缓存中的写入,使用写锁
8 public void put(String key,Object value){
9 rwLock.writeLock().lock();
10 try {
11 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程正在写入["+key+"]");
12 cache.put(key,value);
13 try { TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(200); }catch (InterruptedException e){}
14 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入完成");
15 }finally {
16 rwLock.writeLock().unlock();
17 }
18 }
19 //模仿缓存中的读取,使用读锁
20 public void get(String key){
21 rwLock.readLock().lock();
22 try {
23 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程正在读取");
24 try {
25 TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(200);
26 } catch (InterruptedException e) {
27 }
28 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程读取完成");
29 }finally {
30 rwLock.readLock().unlock();
31 }
32 }
33 }
34 //测试方法
35 public static void main(String[] args) {
36 MyCache myCache = new MyCache();
37 //5个线程写入,5个线程读取
38 for (int i = 1; i <= 5 ; i++) {
39 final int temp = i;
40 new Thread(()->{
41 myCache.put(temp+"","线程"+temp);
42 },String.valueOf(i)).start();
43 }
44 for (int i = 1; i <= 5 ; i++) {
45 final int temp = i;
46 new Thread(()->{
47 myCache.get(temp+"");
48 },String.valueOf(i)).start();
49 }
50 }
51 }
运行结果：
1线程正在写入[1]
1写入完成
3线程正在写入[3]
3写入完成
5线程正在写入[5]
5写入完成
2线程正在写入[2]
2写入完成
2线程正在读取
1线程正在读取
5线程正在读取
4线程正在读取
4线程读取完成
2线程读取完成
1线程读取完成
5线程读取完成
4线程正在写入[4]
4写入完成
3线程正在读取
3线程读取完成
