讀寫鎖 ReadWriteLock讀寫鎖維護(hù)了一對相關(guān)的鎖，一個用于只讀操作，一個用于寫入操作。只要沒有writer，讀取鎖可以由多個reader線程同時保持。寫入鎖是獨(dú)占的。
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互斥鎖一次只允許一個線程訪問共享數(shù)據(jù)，哪怕進(jìn)行的是只讀操作；讀寫鎖允許對共享數(shù)據(jù)進(jìn)行更高級別的并發(fā)訪問：對于寫操作，一次只有一個線程（write線程）可以修改共享數(shù)據(jù)，對于讀操作，允許任意數(shù)量的線程同時進(jìn)行讀取。
與互斥鎖相比，使用讀寫鎖能否提升性能則取決于讀寫操作期間讀取數(shù)據(jù)相對于修改數(shù)據(jù)的頻率，以及數(shù)據(jù)的爭用——即在同一時間試圖對該數(shù)據(jù)執(zhí)行讀取或?qū)懭氩僮鞯木€程數(shù)。
讀寫鎖適用于讀多寫少的情況。
可重入讀寫鎖 ReentrantReadWriteLock
屬性ReentrantReadWriteLock 也是基于 AbstractQueuedSynchronizer 實(shí)現(xiàn)的，它具有下面這些屬性（來自Java doc文檔）：
* 獲取順序：此類不會將讀取者優(yōu)先或?qū)懭胝邇?yōu)先強(qiáng)加給鎖訪問的排序。
* 非公平模式（默認(rèn)）：連續(xù)競爭的非公平鎖可能無限期地推遲一個或多個reader或writer線程，但吞吐量通常要高于公平鎖。
* 公平模式：線程利用一個近似到達(dá)順序的策略來爭奪進(jìn)入。當(dāng)釋放當(dāng)前保持的鎖時，可以為等待時間最長的單個writer線程分配寫入鎖，如果有一組等待時間大于所有正在等待的writer線程的reader，將為該組分配讀者鎖。
* 試圖獲得公平寫入鎖的非重入的線程將會阻塞，除非讀取鎖和寫入鎖都自由（這意味著沒有等待線程）。
* 重入：此鎖允許reader和writer按照 ReentrantLock 的樣式重新獲取讀取鎖或?qū)懭腈i。在寫入線程保持的所有寫入鎖都已經(jīng)釋放后，才允許重入reader使用讀取鎖。
writer可以獲取讀取鎖，但reader不能獲取寫入鎖。
* 鎖降級：重入還允許從寫入鎖降級為讀取鎖，實(shí)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。
* 鎖獲取的中斷：讀取鎖和寫入鎖都支持鎖獲取期間的中斷。
* Condition 支持：寫入鎖提供了一個 Condition 實(shí)現(xiàn)，對于寫入鎖來說，該實(shí)現(xiàn)的行為與 ReentrantLock.newCondition() 提供的Condition 實(shí)現(xiàn)對 ReentrantLock 所做的行為相同。當(dāng)然，此 Condition 只能用于寫入鎖。
讀取鎖不支持 Condition，readLock().newCondition() 會拋出 UnsupportedOperationException。
* 監(jiān)測：此類支持一些確定是讀取鎖還是寫入鎖的方法。這些方法設(shè)計(jì)用于監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)，而不是同步控制。
實(shí)現(xiàn)AQS 回顧在之前的文章已經(jīng)提到，AQS以單個 int 類型的原子變量來表示其狀態(tài)，定義了4個抽象方法（ tryAcquire(int)、tryRelease(int)、tryAcquireShared(int)、tryReleaseShared(int)，前兩個方法用于獨(dú)占/排他模式，后兩個用于共享模式 ）留給子類實(shí)現(xiàn)，用于自定義同步器的行為以實(shí)現(xiàn)特定的功能。
對于 ReentrantLock，它是可重入的獨(dú)占鎖，內(nèi)部的 Sync 類實(shí)現(xiàn)了 tryAcquire(int)、tryRelease(int) 方法，并用狀態(tài)的值來表示重入次數(shù)，加鎖或重入鎖時狀態(tài)加 1，釋放鎖時狀態(tài)減 1，狀態(tài)值等于 0 表示鎖空閑。
對于 CountDownLatch，它是一個關(guān)卡，在條件滿足前阻塞所有等待線程，條件滿足后允許所有線程通過。內(nèi)部類 Sync 把狀態(tài)初始化為大于 0 的某個值，當(dāng)狀態(tài)大于 0 時所有wait線程阻塞，每調(diào)用一次 countDown 方法就把狀態(tài)值減 1，減為 0 時允許所有線程通過。利用了AQS的共享模式。
現(xiàn)在，要用AQS來實(shí)現(xiàn) ReentrantReadWriteLock。
一點(diǎn)思考問題
* AQS只有一個狀態(tài)，那么如何表示 多個讀鎖 與 單個寫鎖 呢？
* ReentrantLock 里，狀態(tài)值表示重入計(jì)數(shù)，現(xiàn)在如何在AQS里表示每個讀鎖、寫鎖的重入次數(shù)呢？
* 如何實(shí)現(xiàn)讀鎖、寫鎖的公平性呢？
【1】公平所和非公平所。
公平鎖：是指按照申請鎖的順序來獲取鎖，
非公平所：線程獲取鎖的順序不一定按照申請鎖的順序來的。
//默認(rèn)是不公平鎖，傳入true為公平鎖，否則為非公平鎖
ReentrantLock reentrantLock = new ReetrantLock();
1
2
【2】共享鎖和獨(dú)享鎖
獨(dú)享鎖：一次只能被一個線程所訪問
共享鎖：線程可以被多個線程所持有。
ReadWriteLock 讀鎖是共享鎖，寫鎖是獨(dú)享鎖。
【3】樂觀鎖和悲觀鎖。
樂觀鎖：對于一個數(shù)據(jù)的操作并發(fā)，是不會發(fā)生修改的。在更新數(shù)據(jù)的時候，會嘗試采用更新，不斷重入的方式，更新數(shù)據(jù)。
悲觀鎖：對于同一個數(shù)據(jù)的并發(fā)操作，是一定會發(fā)生修改的。因此對于同一個數(shù)據(jù)的并發(fā)操作，悲觀鎖采用加鎖的形式。悲觀鎖認(rèn)為，不加鎖的操作一定會出問題，
【4】分段鎖
1.7及之前的concurrenthashmap。并發(fā)操作就是分段鎖，其思想就是讓鎖的粒度變小。
【5】偏向鎖是指一段同步代碼一直被一個線程所訪問，那么該線程會自動獲取鎖。降低獲取鎖的代價
輕量級鎖
重量級鎖
【6】自旋鎖
自旋鎖
一、公平鎖/非公平鎖
公平鎖是指多個線程按照申請鎖的順序來獲取鎖。
非公平鎖是指多個線程獲取鎖的順序并不是按照申請鎖的順序，有可能后申請的線程比先申請的線程優(yōu)先獲取鎖。有可能，會造成優(yōu)先級反轉(zhuǎn)或者饑餓現(xiàn)象。
對于Java ReentrantLock而言，通過構(gòu)造函數(shù)指定該鎖是否是公平鎖，默認(rèn)是非公平鎖。非公平鎖的優(yōu)點(diǎn)在于吞吐量比公平鎖大。
對于Synchronized而言，也是一種非公平鎖。由于其并不像ReentrantLock是通過AQS的來實(shí)現(xiàn)線程調(diào)度，所以并沒有任何辦法使其變成公平鎖。
二、可重入鎖
可重入鎖又名遞歸鎖，是指在同一個線程在外層方法獲取鎖的時候，在進(jìn)入內(nèi)層方法會自動獲取鎖。說的有點(diǎn)抽象，下面會有一個代碼的示例。
對于Java ReentrantLock而言, 他的名字就可以看出是一個可重入鎖，其名字是Re entrant Lock重新進(jìn)入鎖。
對于Synchronized而言,也是一個可重入鎖。可重入鎖的一個好處是可一定程度避免死鎖。
synchronized void setA() throws Exception{
Thread.sleep(1000);
setB();
}
synchronized void setB() throws Exception{
Thread.sleep(1000);
}
上面的代碼就是一個可重入鎖的一個特點(diǎn)，如果不是可重入鎖的話，setB可能不會被當(dāng)前線程執(zhí)行，可能造成死鎖。
三、獨(dú)享鎖/共享鎖
獨(dú)享鎖是指該鎖一次只能被一個線程所持有。
共享鎖是指該鎖可被多個線程所持有。
對于Java
ReentrantLock而言，其是獨(dú)享鎖。但是對于Lock的另一個實(shí)現(xiàn)類ReadWriteLock，其讀鎖是共享鎖，其寫鎖是獨(dú)享鎖。
讀鎖的共享鎖可保證并發(fā)讀是非常高效的，讀寫，寫讀 ，寫寫的過程是互斥的。
獨(dú)享鎖與共享鎖也是通過AQS來實(shí)現(xiàn)的，通過實(shí)現(xiàn)不同的方法，來實(shí)現(xiàn)獨(dú)享或者共享。
對于Synchronized而言，當(dāng)然是獨(dú)享鎖。
四、互斥鎖/讀寫鎖
上面講的獨(dú)享鎖/共享鎖就是一種廣義的說法，互斥鎖/讀寫鎖就是具體的實(shí)現(xiàn)。
互斥鎖在Java中的具體實(shí)現(xiàn)就是ReentrantLock
讀寫鎖在Java中的具體實(shí)現(xiàn)就是ReadWriteLock
五、樂觀鎖/悲觀鎖
樂觀鎖與悲觀鎖不是指具體的什么類型的鎖，而是指看待并發(fā)同步的角度。
悲觀鎖認(rèn)為對于同一個數(shù)據(jù)的并發(fā)操作，一定是會發(fā)生修改的，哪怕沒有修改，也會認(rèn)為修改。因此對于同一個數(shù)據(jù)的并發(fā)操作，悲觀鎖采取加鎖的形式。悲觀的認(rèn)為，不加鎖的并發(fā)操作一定會出問題。
樂觀鎖則認(rèn)為對于同一個數(shù)據(jù)的并發(fā)操作，是不會發(fā)生修改的。在更新數(shù)據(jù)的時候，會采用嘗試更新，不斷重新的方式更新數(shù)據(jù)。樂觀的認(rèn)為，不加鎖的并發(fā)操作是沒有事情的。
從上面的描述我們可以看出，悲觀鎖適合寫操作非常多的場景，樂觀鎖適合讀操作非常多的場景，不加鎖會帶來大量的性能提升。
悲觀鎖在Java中的使用，就是利用各種鎖。
樂觀鎖在Java中的使用，是無鎖編程，常常采用的是CAS算法，典型的例子就是原子類，通過CAS自旋實(shí)現(xiàn)原子操作的更新。
六、分段鎖
分段鎖其實(shí)是一種鎖的設(shè)計(jì)，并不是具體的一種鎖，對于ConcurrentHashMap而言，其并發(fā)的實(shí)現(xiàn)就是通過分段鎖的形式來實(shí)現(xiàn)高效的并發(fā)操作。
我們以ConcurrentHashMap來說一下分段鎖的含義以及設(shè)計(jì)思想，ConcurrentHashMap中的分段鎖稱為Segment，它即類似于HashMap(JDK7與JDK8中HashMap的實(shí)現(xiàn))的結(jié)構(gòu)，即內(nèi)部擁有一個Entry數(shù)組，數(shù)組中的每個元素又是一個鏈表;同時又是一個ReentrantLock(Segment繼承了ReentrantLock)。
當(dāng)需要put元素的時候，并不是對整個hashmap進(jìn)行加鎖，而是先通過hashcode來知道他要放在那一個分段中，然后對這個分段進(jìn)行加鎖，所以當(dāng)多線程put的時候，只要不是放在一個分段中，就實(shí)現(xiàn)了真正的并行的插入。
但是，在統(tǒng)計(jì)size的時候，可就是獲取hashmap全局信息的時候，就需要獲取所有的分段鎖才能統(tǒng)計(jì)。
分段鎖的設(shè)計(jì)目的是細(xì)化鎖的粒度，當(dāng)操作不需要更新整個數(shù)組的時候，就僅僅針對數(shù)組中的一項(xiàng)進(jìn)行加鎖操作。
七、偏向鎖/輕量級鎖/重量級鎖
這三種鎖是指鎖的狀態(tài)，并且是針對Synchronized。在Java
5通過引入鎖升級的機(jī)制來實(shí)現(xiàn)高效Synchronized。這三種鎖的狀態(tài)是通過對象監(jiān)視器在對象頭中的字段來表明的。
偏向鎖是指一段同步代碼一直被一個線程所訪問，那么該線程會自動獲取鎖。降低獲取鎖的代價。
輕量級鎖是指當(dāng)鎖是偏向鎖的時候，被另一個線程所訪問，偏向鎖就會升級為輕量級鎖，其他線程會通過自旋的形式嘗試獲取鎖，不會阻塞，提高性能。
重量級鎖是指當(dāng)鎖為輕量級鎖的時候，另一個線程雖然是自旋，但自旋不會一直持續(xù)下去，當(dāng)自旋一定次數(shù)的時候，還沒有獲取到鎖，就會進(jìn)入阻塞，該鎖膨脹為重量級鎖。重量級鎖會讓其他申請的線程進(jìn)入阻塞，性能降低。
八、自旋鎖
在Java中，自旋鎖是指嘗試獲取鎖的線程不會立即阻塞，而是采用循環(huán)的方式去嘗試獲取鎖，這樣的好處是減少線程上下文切換的消耗，缺點(diǎn)是循環(huán)會消耗CPU。
典型的自旋鎖實(shí)現(xiàn)的例子，可以參考自旋鎖的實(shí)現(xiàn)
重慶分公司
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