Java鎖的種類

1、自旋鎖

自旋鎖是采用讓當前線程不停地的在循環體內執行實現的，當循環的條件被其他線程改變時 才能進入臨界區。如下

 

public class SpinLock {

  private AtomicReference<Thread> sign =new AtomicReference<>();

  public void lock(){
    Thread current = Thread.currentThread();
    while(!sign .compareAndSet(null, current)){
    }
  }

  public void unlock (){
    Thread current = Thread.currentThread();
    sign .compareAndSet(current, null);
  }
}

使用了CAS原子操作，lock函數將owner設置為當前線程，並且預測原來的值為空。unlock函數將owner設置為null，並且預測值為當前線程。

當有第二個線程調用lock操作時由於owner值不為空，導致循環一直被執行，直至第一個線程調用unlock函數將owner設置為null，第二個線程才能進入臨界區。

由於自旋鎖只是將當前線程不停地執行循環體，不進行線程狀態的改變，所以響應速度更快。但當線程數不停增加時，性能下降明顯，因為每個線程都需要執行，占用CPU時間。如果線程競爭不激烈，並且保持鎖的時間段。適合使用自旋鎖。

注：該例子為非公平鎖，獲得鎖的先后順序，不會按照進入lock的先后順序進行。

 

在自旋鎖中 另有三種常見的鎖形式:TicketLock ，CLHlock 和MCSlock

 

二、阻塞鎖

阻塞鎖，與自旋鎖不同，改變了線程的運行狀態。
在JAVA環境中，線程Thread有如下幾個狀態：

1，新建狀態

2，就緒狀態

3，運行狀態

4，阻塞狀態

5，死亡狀態

阻塞鎖，可以說是讓線程進入阻塞狀態進行等待，當獲得相應的信號（喚醒，時間） 時，才可以進入線程的准備就緒狀態，准備就緒狀態的所有線程，通過競爭，進入運行狀態。
JAVA中，能夠進入\退出、阻塞狀態或包含阻塞鎖的方法有 ，synchronized 關鍵字（其中的重量鎖），ReentrantLock，Object.wait()\notify(),LockSupport.park()/unpart()(j.u.c經常使用)

package lock;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

public class CLHLock1 {
    public static class CLHNode {
        private volatile Thread isLocked;
    }

    @SuppressWarnings("unused")
    private volatile CLHNode                                            tail;
    private static final ThreadLocal<CLHNode>                           LOCAL   = new ThreadLocal<CLHNode>();
    private static final AtomicReferenceFieldUpdater<CLHLock1, CLHNode> UPDATER = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(CLHLock1.class,
                                                                                    CLHNode.class, "tail");

    public void lock() {
        CLHNode node = new CLHNode();
        LOCAL.set(node);
        CLHNode preNode = UPDATER.getAndSet(this, node);
        if (preNode != null) {
            preNode.isLocked = Thread.currentThread();
            LockSupport.park(this);
            preNode = null;
            LOCAL.set(node);
        }
    }

    public void unlock() {
        CLHNode node = LOCAL.get();
        if (!UPDATER.compareAndSet(this, node, null)) {
            System.out.println("unlock\t" + node.isLocked.getName());
            LockSupport.unpark(node.isLocked);
        }
        node = null;
    }
}

 

在這里我們使用了LockSupport.unpark()的阻塞鎖。 該例子是將CLH鎖修改而成。

阻塞鎖的優勢在於，阻塞的線程不會占用cpu時間， 不會導致 CPu占用率過高，但進入時間以及恢復時間都要比自旋鎖略慢。

在競爭激烈的情況下 阻塞鎖的性能要明顯高於 自旋鎖。

理想的情況則是; 在線程競爭不激烈的情況下，使用自旋鎖，競爭激烈的情況下使用，阻塞鎖。

 

三、可重入鎖：

本文里面講的是廣義上的可重入鎖，而不是單指JAVA下的ReentrantLock。

可重入鎖，也叫做遞歸鎖，指的是同一線程 外層函數獲得鎖之后 ，內層遞歸函數仍然有獲取該鎖的代碼，但不受影響。
在JAVA環境下 ReentrantLock 和synchronized 都是 可重入鎖