多线程 6 —— Lock体系、Lock锁原理（AQS）

一、Lock体系

1、什么是Lock体系

首先我们要明确：java提供了两种方式来加锁，

• 一种是关键字：synchronized： 是java底层支持的。
• 一种是concurrent包下的lock锁： 是jdk实现。

Lock体系：

• Lock体系其实是另一类锁的集合，是jdk提供的一种除synchronized之外的加锁方式。
• Lock是一个接口，它在java.util.concurrent.locks包下，并且这个包下有很多Lock接口的实现类。

说到java.util.concurrent.locks包，我们先来看看java.util.concurrent包，它是一个解决并发问题的包，通常用在并发编程中。

2、java.util.concurrent包

下图的思维导图中，我们可以看到java.util.concurrent包下都有哪些类或接口；其中java.util.concurrent.locks也是java.util.concurrent这个包下的一个成员，它就构成了所谓的Lock体系。里边包含接口以及实现类。

对于java.util.concurrent包下的其他成员见博客： https://blog.youkuaiyun.com/yuiop123455/article/details/108759427.，本篇博客主要说一下Lock锁的原理。

3、Lock锁

LOCK锁相对于synchronized加锁方式来说，因为Lock锁是jdk提供的，所以需要什么时候加锁是由开发人员来决定的，只需要调用相应的API就可以实现加锁释放锁操作：

• lock.lock():加锁
• lock.unlock():释放锁

lock锁的代码流程：

我们通过上面代码可以看出lock锁相对于synchronized加锁操作来说确实灵活了很多。那麽两种锁的差异到底有哪些呢？

4、synchronized和Lock锁的对比：

另外，lock锁在实现上也变得灵活了许多：
1>策略变灵活了

• tryLock(）：尝试加锁
• lockInterruptibly(）
• tryLock(超时时间)：在一定的超时时间内尝试加锁

2>实现锁的种类也多了(接口方便自己实现)实现的锁也变灵活了!
提供了:

• ReadwriteLock.(读写锁)
• ReentrantLock(可重入锁)
• ReentrantReadWriteLock(可重入的读写锁)
• 以及用户可以自己实现锁（比如带自旋功能的锁)

二、Lock锁原理

Lock锁的实现原理：AQS（AbstractQueueSynchronizer），即抽象的队列式同步器。

1、AQS

AQS的实现：

AQS也是在java.util.concurrent.locks包下。AQS:队列式的同步器

队列的实现:（1）双端队列，（2）AQS中保存队列的头尾节点;见下图

Node里边保存线程的引用；

AQS里边实现了一个队列，AQS里边保存了这个队列的头节点和尾节点，这个队列里边保存了许多线程的状态和方法，比如通过队列的一些方法可以获取/设置某个线程的状态（compareAndSetState()）

---------->也就是AQS是一个线程安全的双向队列，并将线程引用保存起来。

AQS的实现原理：

实现原理（获取锁的过程）：

• 双端队列保存线程及线程同步状态。
• 并通过CAS提供设置同步状态的方法（AQS是基于CAS实现的，见下面具体说）。如ReentranLock实现时调用lock.lock()操作，会不停的设置线程同步状态.

AQS提供的模板方法可以分为3类:

• 独占式获取与释放同步状态;
• 共享式获取与释放同步状态;
• 查询同步队列中等待线程情况;

2、Lock锁的实现原理

我们通过底层源码来看一下（仔细看截图哦）：

Syn类中调用了很多方法都是继承了AQS。

所以Lock相关的实现类都是基于AQS实现的，AQS又是基于CAS实现的。

简而言之，LOCK锁及AQS的实现原理见下图：

加锁：
通过调用Lock.lock()方法进行加锁操作的时候，等于说执行加锁操作，所有的线程在竞争锁的时候先把线程的引用对象加到AQS队列中去；如果获取到这个锁，就把该线程的同步状态设置为已经获取到锁的状态，其他线程获取的话就获取不成功。当前线程推出之后，其他线程再竞争并获取到锁之后再设置线程的同步状态。

设置完线程的同步状态（lock.lock（））就进队列，执行完lock.unlock（）就出队列，相当于不停的进队列出队列

3、Lock锁的特点

1）提供公平锁和非公平锁： 是否按照入队的顺序设置线程的同步状态，即：多个线程申请加锁操作时，是否按照时间顺序来加锁
例如：new操作的时候传一个true就是公平锁，传一个false就是非公平锁，不传就默认为false（非公平锁）

2）AQS提供的独占式、共享式设置同步状态(独占锁、共享锁)------》本质是设置线程的同步状态

• 独占式:只允许一个线程获取到锁
• 共享式:一定数量的线程共享式获取锁

3）带Reentrant关键字的lock包下的API:可重入锁
允许多次获取同一个Lock对象的锁