java中的公平锁、非公平锁、可重入锁、递归锁、自旋锁、独占锁和共享锁

一、公平锁与非公平锁1.1 概述公平锁： 是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。

非公平锁： 是指在多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到锁，在高并发的情况下，有可能造成优先级反转或者饥饿现象。饥饿现象就是低优先级的线程可能一直拿不到锁，而一直处于等待状态。

1.2 区别公平锁： Threads acquire a fair lock in the order in which they requested it.

公平锁，就是很公平，在并发环境中，每个线程在获取锁时会先查看此锁维护的等待队列，如果为空，或者当前线程是等待队列的第一个，就占有锁，否则就会加入到等待队列中，以后会按照 FIFO 的规则从队列中取到自己。

非公平锁： a nonfair lock permits barging: threads requesting a lock can jump ahead of the queue of waiting threads if the lock happens to be available when it is requested. 非公平锁比较粗鲁，上来就直接尝试占有锁，如果尝试失败，就再采用类似公平锁那种方式。而且，非公平锁比公平锁的吞吐量大。

1.3 Java 中的一些公平锁和非公平锁java 中的 ReentrantLock，默认是非公平锁，当参数 fair 为 true 时，就是公平锁。代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制java 代码解读复制代码/**

* Creates an instance of {@code ReentrantLock}.

* This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}.

*/

public ReentrantLock() {

sync = new NonfairSync();

}

/**

* Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the

* given fairness policy.

*

* @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy

*/

public ReentrantLock(boolean fair) {

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

}synchronized 也是一种非公平锁。二、可重入锁与不可重入锁2.1 概述可重入锁(也叫做递归锁)： 指的是同一线程外层函数获得锁之后，内层递归函数仍然能获取该锁的代码，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，也就是说，线程可以进入任何一个它已经拥有的锁所同步着的代码块。可重入锁最大的作用就是避免死锁。

不可重入锁，即若当前线程执行某个方法已经获取了该锁，那么在方法中尝试再次获取锁时，就会获取不到被阻塞。

2.2 java 中的可重入锁2.2.1 synchronized 锁代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制java 代码解读复制代码class Phone {

public synchronized void sendSMS() {

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " send SMS...");

sendEmail();

}

public synchronized void sendEmail() {

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " send email...");

}

}

public class ReentrantLockDemo {

public static void main(String[] args) {

Phone phone = new Phone();

new Thread(() -> {

phone.sendSMS();

}, "Thread1").start();

new Thread(() -> {

phone.sendSMS();

}, "Thread2").start();

}

}image.png2.2.2 ReentrantLock代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制java 代码解读复制代码class Phone implements Runnable {

Lock lock = new ReentrantLock();

@Override

public void run() {

get();

}

public void get() {

lock.lock();

try {

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get method...");

set();

} finally {

lock.unlock();

}

}

public void set() {

lock.lock();

try {

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " set method...");

} finally {

lock.unlock();

}

}

}

public class ReentrantLockDemo {

public static void main(String[] args) {

Phone phone = new Phone();

Thread thread3 = new Thread(phone, "Thread3");

Thread thread4 = new Thread(phone, "Thread4");

thread3.start();

thread4.start();

}

}image.png2.3 面试题使用ReentrantLock时，如果加入两层锁呢，程序是直接报编译错误，还是正常运行，正常运行的话，能得到预期的结果吗？

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制java 代码解读复制代码class Phone implements Runnable {

// ...

public void get() {

lock.lock();

lock.lock();

try {

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get method...");

set();

} finally {

lock.unlock();

lock.unlock();

}

}

// ...

}image.png 当缺少unlock()时（也就是，lock和 unlock不是一一对应，lock比unlock多 ），程序不会报编译错误，但得不到预期的结果，从下面可以看出，程序一直处于运行的状态：

image.png 当缺少lock()时（也就是，unlock比lock多 ），此时，程序也不会报编译错误，控制台也输出了结果，但是抛出了IllegalMonitorStateException异常。

image.png三、自旋锁3.1 概述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。

3.2 java 中的自旋锁代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制java 代码解读复制代码// Unsafe.java

public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {

int var5;

do {

var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);

} while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));

return var5;

}3.3 手写一个自旋锁代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制java 代码解读复制代码public class SpinLockDemo {

AtomicReference atomicReference = new AtomicReference<>();

public void myLock() {

Thread thread = Thread.currentThread();

System.out.println(thread.getName() + " come in...");

while (!atomicReference.compareAndSet(null, thread)) {

}

}

public void myUnLock() {

Thread thread = Thread.currentThread();

atomicReference.compareAndSet(thread, null);

System.out.println(thread.getName() + " come out...");

}

public static void main(String[] args) {

SpinLockDemo spinLockDemo = new SpinLockDemo();

new Thread(() -> {

spinLockDemo.myLock();

try {

TimeUnit.SECONDS.sleep(5);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

spinLockDemo.myUnLock();

}, "Thread1").start();

try {

TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

new Thread(() -> {

spinLockDemo.myLock();

try {

TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

spinLockDemo.myUnLock();

}, "Thread2").start();

}

}四、写锁（独占锁）、读锁（共享锁）和互斥锁4.1 概述独占锁： 指该锁一次只能被一个线程所持有。对ReentrantLock和Synchronized而言都是独占锁。

共享锁： 指该锁可被多个线程所持有。

对ReentrantReadWriteLock其读锁是共享锁，其写锁是独占锁。

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。

4.2 示例（模拟缓存）4.2.1 加锁前：数据写入的时候，被打断：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制java 代码解读复制代码class MyCache {

private volatile Map map = new HashMap<>();

public void put(String key, Object value) {

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在写入：" + key);

try {

TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

map.put(key, value);

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 写入完成");

}

public void get(String key) {

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在读取");

try {

TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

Object result = map.get(key);

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 读取完成：" + result);

}

}

public class ReadWriteLockDemo {

public static void main(String[] args) {

MyCache myCache = new MyCache();

for (int i = 1; i <= 5; i++) {

final int temp = i;

new Thread(() -> {

myCache.put(temp + "", temp + "");

}, String.valueOf(i)).start();

}

for (int i = 1; i <= 5; i++) {

final int temp = i;

new Thread(() -> {

myCache.get(temp + "");

}, String.valueOf(i)).start();

}

}

}image.png4.2.2 加锁后：写入时正常，不会中断；读取时，可以共享锁。

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制java 代码解读复制代码class MyCache {

private volatile Map map = new HashMap<>();

private ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();

public void put(String key, Object value) {

rwLock.writeLock().lock();

try {

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在写入：" + key);

try {

TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

map.put(key, value);

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 写入完成");

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

} finally {

rwLock.writeLock().unlock();

}

}

public void get(String key) {

rwLock.readLock().lock();

try {

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在读取");

try {

TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

Object result = map.get(key);

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 读取完成：" + result);

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

} finally {

rwLock.readLock().unlock();

}

}

}image.png