公平锁java代码 java实现公平锁

Java锁有哪些种类，以及区别

一、公平锁/非公平锁

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公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。

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比先申请的线程优先获取锁。有可能，会造成优先级反转或者饥饿现象。

对于Java ReentrantLock而言，通过构造函数指定该锁是否是公平锁，默认是非公平锁。非公平锁的优点在于吞吐量比公平锁大。

对于Synchronized而言，也是一种非公平锁。由于其并不像ReentrantLock是通过AQS的来实现线程调度，所以并没有任何办法使其变成公平锁。

二、可重入锁

可重入锁又名递归锁，是指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。说的有点抽象，下面会有一个代码的示例。

对于Java ReentrantLock而言, 他的名字就可以看出是一个可重入锁，其名字是Re entrant Lock重新进入锁。

对于Synchronized而言,也是一个可重入锁。可重入锁的一个好处是可一定程度避免死锁。

synchronized void setA() throws Exception{

Thread.sleep(1000);

setB();

}

synchronized void setB() throws Exception{

Thread.sleep(1000);

}

上面的代码就是一个可重入锁的一个特点，如果不是可重入锁的话，setB可能不会被当前线程执行，可能造成死锁。

三、独享锁/共享锁

独享锁是指该锁一次只能被一个线程所持有。

共享锁是指该锁可被多个线程所持有。

对于Java

ReentrantLock而言，其是独享锁。但是对于Lock的另一个实现类ReadWriteLock，其读锁是共享锁，其写锁是独享锁。

读锁的共享锁可保证并发读是非常高效的，读写，写读，写写的过程是互斥的。

独享锁与共享锁也是通过AQS来实现的，通过实现不同的方法，来实现独享或者共享。

对于Synchronized而言，当然是独享锁。

四、互斥锁/读写锁

上面讲的独享锁/共享锁就是一种广义的说法，互斥锁/读写锁就是具体的实现。

互斥锁在Java中的具体实现就是ReentrantLock

读写锁在Java中的具体实现就是ReadWriteLock

五、乐观锁/悲观锁

乐观锁与悲观锁不是指具体的什么类型的锁，而是指看待并发同步的角度。

悲观锁认为对于同一个数据的并发操作，一定是会发生修改的，哪怕没有修改，也会认为修改。因此对于同一个数据的并发操作，悲观锁采取加锁的形式。悲观的认为，不加锁的并发操作一定会出问题。

乐观锁则认为对于同一个数据的并发操作，是不会发生修改的。在更新数据的时候，会采用尝试更新，不断重新的方式更新数据。乐观的认为，不加锁的并发操作是没有事情的。

从上面的描述我们可以看出，悲观锁适合写操作非常多的场景，乐观锁适合读操作非常多的场景，不加锁会带来大量的性能提升。

悲观锁在Java中的使用，就是利用各种锁。

乐观锁在Java中的使用，是无锁编程，常常采用的是CAS算法，典型的例子就是原子类，通过CAS自旋实现原子操作的更新。

六、分段锁

分段锁其实是一种锁的设计，并不是具体的一种锁，对于ConcurrentHashMap而言，其并发的实现就是通过分段锁的形式来实现高效的并发操作。

我们以ConcurrentHashMap来说一下分段锁的含义以及设计思想，ConcurrentHashMap中的分段锁称为Segment，它即类似于HashMap(JDK7与JDK8中HashMap的实现)的结构，即内部拥有一个Entry数组，数组中的每个元素又是一个链表;同时又是一个ReentrantLock(Segment继承了ReentrantLock)。

当需要put元素的时候，并不是对整个hashmap进行加锁，而是先通过hashcode来知道他要放在那一个分段中，然后对这个分段进行加锁，所以当多线程put的时候，只要不是放在一个分段中，就实现了真正的并行的插入。

但是，在统计size的时候，可就是获取hashmap全局信息的时候，就需要获取所有的分段锁才能统计。

分段锁的设计目的是细化锁的粒度，当操作不需要更新整个数组的时候，就仅仅针对数组中的一项进行加锁操作。

七、偏向锁/轻量级锁/重量级锁

这三种锁是指锁的状态，并且是针对Synchronized。在Java

5通过引入锁升级的机制来实现高效Synchronized。这三种锁的状态是通过对象监视器在对象头中的字段来表明的。

偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁。降低获取锁的代价。

轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候，被另一个线程所访问，偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞，提高性能。

重量级锁是指当锁为轻量级锁的时候，另一个线程虽然是自旋，但自旋不会一直持续下去，当自旋一定次数的时候，还没有获取到锁，就会进入阻塞，该锁膨胀为重量级锁。重量级锁会让其他申请的线程进入阻塞，性能降低。

八、自旋锁

在Java中，自旋锁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。

典型的自旋锁实现的例子，可以参考自旋锁的实现

Java中有哪些锁，区别是什么

【1】公平所和非公平所。

公平锁：是指按照申请锁的顺序来获取锁，

非公平所：线程获取锁的顺序不一定按照申请锁的顺序来的。

//默认是不公平锁，传入true为公平锁，否则为非公平锁

ReentrantLock reentrantLock = new ReetrantLock();

【2】共享锁和独享锁

独享锁：一次只能被一个线程所访问

共享锁：线程可以被多个线程所持有。

ReadWriteLock 读锁是共享锁，写锁是独享锁。

【3】乐观锁和悲观锁。

乐观锁：对于一个数据的操作并发，是不会发生修改的。在更新数据的时候，会尝试采用更新，不断重入的方式，更新数据。

悲观锁：对于同一个数据的并发操作，是一定会发生修改的。因此对于同一个数据的并发操作，悲观锁采用加锁的形式。悲观锁认为，不加锁的操作一定会出问题，

【4】分段锁

1.7及之前的concurrenthashmap。并发操作就是分段锁，其思想就是让锁的粒度变小。

【5】偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁。降低获取锁的代价

轻量级锁

重量级锁

【6】自旋锁

自旋锁

什么是Java中的公平锁

首先Java中的ReentrantLock 默认的lock（）方法采用的是非公平锁。

也就是不用考虑其他在排队的线程的感受，lock()的时候直接询问是否可以获取锁，而不用在队尾排队。

下面分析下公平锁的具体实现。

重点关注java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer类

几乎所有locks包下的工具类锁都包含了该类的static子类，足以可见这个类在java并发锁工具类当中的地位。

这个类提供了对操作系统层面线程操作方法的封装调用，可以帮助并发设计者设计出很多优秀的API

ReentrantLock当中的lock（）方法，是通过static 内部类sync来进行锁操作

public void lock()

{

sync.lock();

}

//定义成final型的成员变量，在构造方法中进行初始化

private final Sync sync;

//无参数默认非公平锁

public ReentrantLock()

{

sync = new NonfairSync();

}

//根据参数初始化为公平锁或者非公平锁

public ReentrantLock(boolean fair)

{

sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();

}

java中的非公平锁不怕有的线程一直得不到执行吗

首先来看公平锁和非公平锁，我们默认使用的锁是非公平锁，只有当我们显示设置为公平锁的情况下，才会使用公平锁，下面我们简单看一下公平锁的源码，如果等待队列中没有节点在等待，则占有锁，如果已经存在等待节点，则返回失败，由后面的程序去将此线程加入等待队列

通过上面的代码，我们可以推断，当使用公平锁的情况下，并且同一个线程的执行时间较长时，线程内部进行了多次的锁的获取和释放，效率非常低下，可以参加Lesson8中的demo：

demo Lesson8LockIntPerform:在使用ReentrantLock加非公平锁的情况下100个线程循环下单数为：857239882

demo Lesson8LockIntPerform:在使用ReentrantLock加非公平锁的情况下100个线程循环下单数为：860364303

demo Lesson8LockFairIntPerform:在使用ReentrantLock加公平锁的情况下100个线程循环下单数为：19153640

demo Lesson8LockFairIntPerform:在使用ReentrantLock加公平锁的情况下100个线程循环下单数为：19076567

上面的demo中，在使用公平锁的情况下性能明显降低，非公平锁的性能是公平锁性能的几十倍以上，这和公平锁每次试图占有锁时，都必须先要进等待队列，按照FIFO的顺序去获取锁，因此在我们的实验情景下，使用公平锁的线程进行了频繁切换，而频繁切换线程，性能必然会下降的厉害，这也告诫了我们在实际的开发过程中，在需要使用公平锁的情景下，务必要考虑线程的切换频率。

接下来我们来看一下读写锁，通过看读写锁的实现源码，我们可以发现，读锁和写锁共用同一个等待队列，那么在采用非公平锁的情况下，如果读锁的线程执行时间比较长，并且读锁的并发比较高，那么写锁的线程便永远都拿不到锁，那么实际的情况会不会是这样呢？

demo Lesson3WriteReadLock:此demo的读线程在不断的占用读锁，按照推论，写锁的线程是没有机会获取到锁的，但是实际情况是写锁的线程可以正常的获取到锁，那么是什么原因使得写锁的线程可以获取到锁的了？通过查看源代码，会发现有这样的一个方法：

上面的方法，实现了一个新的读线程获取锁的中断，它会读取等待队列中下一个等待锁的线程，如果它是获取写锁的线程，那么此方法返回为真，调用它的程序会把这个试图获取读锁的线程加入到等待队列，从而终止了读线程一直都在占有锁的情况。

谁用锁使用锁

为什么加锁？

面试中有很多时候会问到，为什么加锁？加锁是起到什么作用？

而实际上在我们的开发过程中会出现并发的情况，比如说两个人几乎同时点击了某一个按钮，这个时候就可以简单的理解成并发，那么到底谁先谁后？程序中就很可能出现错误，当资源出现共享的时候，就会开始涉及到并发了，这个时候我们就可能会用到锁了，来锁住某一个资源，等我用过之后，你才能动。这就是为什么使用锁。

锁的分类

公平锁/非公平锁

可重入锁

独享锁/共享锁

互斥锁/读写锁

乐观锁/悲观锁

分段锁

偏向锁/轻量级锁/重量级锁

自旋锁

第一次分享，我们就先说这个公平锁和非公平锁。之后会在后序的文章中继续解析！

何为公平？何为非公平？在我们日常生活中的理解不就是对等的就是公平，不对等的就是不公平？其实差不多的。

公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁

在JAVA的代码中什么是公平锁什么又是非公平的锁呢？

一种是使用Java自带的关键字synchronized对相应的类或者方法以及代码块进行加锁，

而另一种是ReentrantLock，前者只能是非公平锁，而后者是默认非公平但可实现公平的一把锁。

上面的类图看起来很不舒服，因为关于ReentrantLock这个锁，确实是没有很好的配图，我们可以自己画出来理解一下

我们先看非公平锁，我画图大家理解一下，就像公共厕所，不要嫌弃恶心，但是绝对容易理解

上面这幅图，加入说图中的管理员是Lock，然后现在A来了，说我要去厕所，这时候管理员一看，厕所没人，那好你进去把，然后A就进去了。

这个时候WC里面是有A的，正在进行式，这时候B来了，B也想去厕所

但是这个时候WC里面是有A的，然后管理员Lock看了一下，里面有人，排队把。。。

然后这B就得憋着，去进入队列去排队，然后又来了个C，这时候A还在里面，C只能也去排队，

就是这个样子的

这时候又过了一小会来了个D，也想去WC，这时候A恰好结束了，

这时候非公平锁就上场了，Lock管理员一看，里面没人，D你进去把，这时候就是这样的。

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