java 不同方式的加锁

java中提供了两种不同的方式加锁，synchronized和juc包下的Lock接口。

 * sychronized可重入、不可中断、非公平;Lock可重入、可中断、非公平和公平;

 * Lock是java 1.5中引入的线程同步工具，它主要用于多线程下共享资源的控制。
  - 需要用户主动释放锁
  - 可中断，设置超时中断
  - 默认也是非公平锁，可以设置成公平锁
  - 锁绑定多个condition用来精确唤醒

 * 常见方法：
 * void lock();尝试获取锁，获取成功则返回，否则阻塞当前线程。
 * void lockInterruptibly() throws InterruptedException;尝试获取锁，线程在成功获取锁之前被中          断，则放弃获取锁，抛出异常。
 * boolean tryLock();尝试获取锁，获取锁成功则返回true，否则返回false。
 * boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)尝试获取锁，若在规定时间内获取到锁，则返回true，      否则返回false，未获取锁之前被中断，则抛出异常。
 * void unlock();释放锁，一般需要使用try/finally结构保证锁的释放。

lock的基本使用

//Lock的基本使用
public class Test1 {
	public static void main(String[] args) {
		NumOperation no = new NumOperation();
		// 启动8个线程，一个线程执行50次加，一个线程执行50次减操作
		Thread[] ts = new Thread[8];
		for (int k = 0; k < 4; k++) {
			ts[k * 2] = new Thread(() -> {
				for (int i = 0; i < 50; i++)
					no.add();
			});
			ts[k * 2].start();
			ts[k * 2 + 1] = new Thread(() -> {
				for (int i = 0; i < 50; i++)
					no.sub();
			});
			ts[k * 2 + 1].start();
		}
		for (Thread tmp : ts)
			if (tmp != null)
				try {
					tmp.join();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
		System.out.println("Main:" + no.getNum());
	}
}
 
class NumOperation {
	private Long num = 0L;// 共享数据
	//这里的静态特性用于保证锁只有一个
	private static final Lock lock = new ReentrantLock();// 重入锁，是Lock接口的一个实现
 
	public void add() {
		lock.lock(); // 申请锁，获取不到锁则会阻塞
		try {
			System.out.println(Thread.currentThread() + "开始加操作..." + num);
			num++;
			System.out.println(Thread.currentThread() + "结束加操作..." + num);
		} finally {
			lock.unlock();// 释放锁，lock允许重入，但是必须保证申请和释放次数相等
		}
	}
 
	public void sub() {
		lock.lock();
		try {
			System.out.println(Thread.currentThread() + "开始减操作..." + num);
			num--;
			System.out.println(Thread.currentThread() + "结束减操作..." + num);
		} finally {
			lock.unlock();
		}
	}
 
	public Long getNum() {
		return num;
	}
 
}

Lock有三个实现类，一个是ReentrantLock，另两个是ReentrantReadWriteLock
 * 类中的两个静态内部类ReadLock和WriteLock。这些类的底层使用都依赖于juc包
 * 抽象队列同步器AbstractQueuedSynchronizer
 
 * 使用方法：多线程下访问（互斥）共享资源时， 访问前加锁，访问结束以后解锁，
 * 解锁的操作推荐放入finally块中。

 * private static final ReentrantLock lock=new ReentrantLock();  定义锁对象

 * 在具体方法中
  lock.lock();  
  try{
          代码块;
  }finally{
         lock.unlock();
  }

Condition接口是一个可以带条件的线程通知接口，需要和Lock锁一起使用，
 * 用于实现比Object类种线程通知方法更精细的控制  wait/notify/notifyAll
 * 方法：
 * await()类似于Object种的wait方法
 * signal()类似于Object中的notify方法
 * 应用场景：线程如果不满足某个Condition将被暂停挂起，而等到线程满足条件时被唤醒

synchronized的缺陷
 * sychronized是java的一个关键字，是java内置的特性，没有区分读写锁
 * Lock接口
 * 实现类ReentrantLock，区分读写ReadWriteLock接口
  - tryLock
  - lock
 * 具体实现类ReentrantLock
 * 实现了Lock接口
  - newCondition创建一个条件对象，用来管理得到锁但是不能执行工作的线程

 * 如果一个线程lock.lock()已经获取了锁，也可以多次调用这个方法(重入锁名称的来源)，都可以获取到锁，但是获取多少次锁必须通过lock.unlock释放多少次，否则其它线程会阻塞在lock.lock()方法上，注意lock()方法和unlock()方法的执行次数必须匹配，所以一般建议使用lock.lock();try{}finally{lock.unlock();}

当调用condition.await()阻塞线程时会自动释放锁，不管调用了多少次lock.lock()，这时阻塞在lock.lock()方法上线程则可以获取锁

当调用condition.signal()唤醒线程时会继续上次阻塞的位置继续执行,默认会自动重新获取锁(注意和阻塞时获取锁的次数一致)

ReentrantReadWriteLock是Lock的另一种实现方式，ReentrantLock是一个排他锁，同一时间只允许一个线程访问，而ReentrantReadWriteLock允许多个读线程同时访问，但不允许写线程和读线程、写线程和写线程同时访问。相对于排他锁，提高了并发性。在实际应用中，大部分情况下对共享数据（如缓存）的访问都是读操作远多于写操作，这时ReentrantReadWriteLock能够提供比排他锁更好的并发性和吞吐量。

ReentrantLock底层实现
 * 
 * 底层实现依赖于Sync实现的，Sync是AbstractQueuedSynchronizer的抽象子类。
 * 在ReentrantLock中有2个静态内部类NonfairSync和FairSync分别代表非公平锁
 * 和公平锁，可以在创建ReentrantLock对象时使用参数进行指定。
 * public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }
    
     public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }
    
    ReentrantLock提供了很多的额外方法，例如isFair()可以判断锁是否为公平锁
    isLocked判断锁是否被任何线程获取了，isHeldByCurrentThread判断锁是否被
    当前线程获取，hasQueuedThreads()判断是否有线程在等待该锁
    
 * ReadWriteLock接口
 * 实例上和Lock接口无关，提供了通过分开读锁和写锁，控制锁阻塞的方法，提高程序
 * 的执行效率
 * 
 * public interface ReadWriteLock {
    Lock readLock();  用于获取读锁，读锁之间不相互阻塞
    Lock writeLock(); 用于获取写锁，写锁和其它锁互斥
}
功能在于将文件的读写操作分开，分成2个锁分配给线程，从而实现多个线程可以同时
执行读操作

实现类ReentrantReadWriteLock
提供了写锁和读锁的实现

import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
 
public class Test1 {
	private static final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
 
	public void get() {
		lock.readLock().lock();// 获取读锁
		try {
			long start = System.currentTimeMillis();
			while (System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
				System.out.println(Thread.currentThread() + "正在进行读操作...");
			}
			System.out.println(Thread.currentThread() + "读取操作完毕");
		} finally {
			lock.readLock().unlock();
		}
	}
 
	public void put() {
		lock.writeLock().lock();// 获取写锁
		try {
			long start = System.currentTimeMillis();
			while (System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
				System.out.println(Thread.currentThread() + "正在进行写操作...");
			}
			System.out.println(Thread.currentThread() + "写出操作完毕");
		} finally {
			lock.writeLock().unlock();
		}
	}
 
	public static void main(String[] args) {
		Test1 test1 = new Test1();
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			int k=i;
			new Thread(() -> {
				if (k % 2 == 0)
					test1.get();
				else
					test1.put();
			}).start();
		}
	}
}

Lock和synchronized的区别:
  - Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的
  语言实现
  - synchronized在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象
  发生；而Lock在发生异常时，如果没有主动通过unLock()去释放锁(所以建议使用的
  try/finally结构)，则很可能造成死锁现象，因此使用Lock时需要在finally块中
  释放锁
  - Lock可以让等待锁的线程响应中断，而synchronized却不行，使用synchronized
  时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断
  - 通过Lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到
          Thread类中提供了一个静态方法，可以判断boolean holdsLock(Object obj)
  - Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。
  在性能上来说，如果竞争资源不激烈，两者的性能是差不多的，而当竞争资源非常激烈
  时（即有大量线程同时竞争），此时Lock的性能要远远优于synchronized。所以说，在
 具体使用时要根据适当情况选择。
  
  条件变量就是表示条件的一种变量。但是必须说明，这里的条件是没有实际含义的，仅仅
  是个标记而已，并且条件的含义往往通过代码来赋予其含义。条件变量都实现了java.
  util.concurrent.locks.Condition接口，条件变量的实例化是通过一个Lock对象上调用             newCondition()方法来获取的，这样，条件就和一个锁对象绑定起来了。因此，Java
  中的条件变量只能和锁配合使用，来控制并发程序访问竞争资源的安全。
  
  条件变量Condition接口定义了等待/通知两种类型的方法，在线程调用这些方法时，需要
  提前获取Condition对象关联的锁（在基于wait/notify方法实现的方案中需要获取的是对
  象锁）。
  
  Condition对象是需要关联Lock对象的，经调用Lock对象的newCondition()对象创建而来
  ，也就是说Condition的使用是需要依赖Lock对象的。
  - await()导致当前线程等待，直到其它线程调用该Condition的signal()方法或者
  signalAll()方法来唤醒该线程
  - signal()唤醒在Lock对象上等待的单个线程。如果所有线程都在该Lock对象上等待，
  则会选择唤醒其中一个线程。选择是任意的
 - signalAll()唤醒在此Lock对象上等待的所有线程。只有当前线程放弃对该Lock对象
  的锁定后，才可以执行被唤醒的线程