一、读写锁/独占/共享
读锁是共享的，写锁是独占的。 juc.ReentrantLock 和 synchronized 都是独占锁，独占锁就是⼀个锁只能被⼀个线程所持有。有的时候，需要读写分离，那么就要引⼊读写锁，即 juc.ReentrantReadWriteLock 。
- 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ReenntrantReadWriteLock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。
⽐如缓存，就需要读写锁来控制。缓存就是⼀个键值对，以下Demo模拟了缓存的读写操作，读的 get⽅法使⽤了 ReentrantReadWriteLock.ReadLock() ，写的 put ⽅法使⽤了ReentrantReadWriteLock.WriteLock() 。这样避免了写被打断，实现了多个线程同时读。
/**
* 多个线程同时读一个资源类没有任何问题，所以为了满足并发量，读取共享资源应该可以同时进行。
* 但是，如果有一个线程想去写共享资料来，就不应该再有其他线程可以对该资源进行读或写
* 小总结：
* 读-读 能共存
* 读-写 不能共存
* 写-写 不能共存
*/
//共享资源 Word
class MyCache{
//缓存更新快，需要volatile关键字修饰，保证可见性，不保证原子性，一个线程修改后，通知其他线程
private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
//读写锁
ReentrantReadWriteLock rwlock = new ReentrantReadWriteLock();
//存(写操作)
public void put(String key, Object value){
rwlock.writeLock().lock();
try{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 正在写入：" + key);
//模拟下耗时
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
map.put(key, value);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"\t 写入完成");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
rwlock.writeLock().unlock();
}
}
//取
public Object get(String key){
Object result = null;
rwlock.readLock().lock();
try{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 正在读取：" + key);
//模拟下耗时
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
result = map.get(key);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"\t 读取完成");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
rwlock.readLock().unlock();
}
return result;
}
}
public class ReadWriteLockDemo {
public static void main(String[] args) {
MyCache cache = new MyCache();
//写
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
final int tempInt = i;
new Thread(()->{
cache.put(tempInt+"", tempInt+"");
}, String.valueOf(i)).start();
}
//读
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
final int tempInt=i;
new Thread(()->{
cache.get(tempInt+"");
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}
虽然没有演示出读写交替的效果，但是从结果来看，也能看出读写互斥、写写互斥，而读读可以共享：
通常读写锁建议使用公平锁模式，ReentrantReadWriteLock非公平模式下，想要获取写锁就变得比较困难了，因为读锁是不互斥的，这个时候大量的读操来读取数据，这个时候就会造成那一条申请写锁的线程会一直被阻塞，这就造成了写线程的饥饿，或者插入其他线程写锁，而无法获得写锁。时间原因没有详细分析读写锁源码，关于源码可以参考博客：
ReentrantReadWriteLock读写锁详解
ReentrantReadWriteLock
二、LockSupport
JUC中的锁底层让线程阻塞实际上都是调用的LockSupport的park方法。并且JUC中大部分的功能锁，包括后面讲的同步器工具类，底层实现都是 AQS + LockSupport 。
2.1 API介绍
LockSupport类，是JUC包中的一个工具类，定义了一组静态方法，提供最基本的线程阻塞和唤醒功能，是构建同步组件的基础工具，用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。
LockSupport类的核心方法其实就两个：park() 和 unpark()，其中 park() 方法用来阻塞线程，unpark()方法用于唤醒指定线程。
和Object类的wait() 和 signal() 方法有些类似，但是LockSupport的这两种方法从语意上讲比Object类的方法更清晰，而且可以针对指定线程进行阻塞和唤醒。
LockSupport类使用了一种名为Permit（许可）的概念来做到阻塞和唤醒线程的功能，可以把许可看成是一种(0,1)信号量（Semaphore），但与 Semaphore 不同的是，许可的累加上限是1。
初始时，permit为0，当调用 unpark() 方法时，线程的permit加1，当调用 park()方法时，如果permit为0，则调用线程进入阻塞状态。
最核心三个方法：
- getBlocker(Thread t)：返回提供给最近一次调用的尚未解除阻塞的park方法的阻塞器对象，如果未被阻塞，则为null。
- park() / park(Object blocker)：为线程调度目的禁用当前线程，除非许可可用。
- unpark(Thread thread)：使给定线程的许可可用(如果它还不可用的话)。
2.2 LockSupport的特点（很重要）
从官方的API描述中可以归纳出LockSupport如下几个特点：
-
调用park方法阻塞中的线程可以被线程中断唤醒（但是不会抛异常），或超时唤醒，或执行unpark唤醒
-
调用park(Object blocker)方法阻塞线程的时候，可以传入blocker对象来描述阻塞的原因，再通过getBlocker(Thread t)方法可以获取阻塞的原因，这个对一些监控程序来说很有用
-
park() 和 unpark()没有顺序关系，不像wait() 和 signal()
-
如果在wait()之前执行了notify()会抛出IllegalMonitorStateException异常；
-
如果在park()之前执行了unpark()，线程不会被阻塞，直接跳过park()，继续执行后续内容；
具体效果和原因可以参考：阻塞和唤醒线程——LockSupport功能简介及原理浅析
- park()使线程阻塞后并不会释放锁资源
2.3 源码简析
LockSupport底层调用的是UNSAFE类，直接操作硬件实现线程阻塞，是基本线程阻塞原语
本地方法再往下追就是C语言了。
2.4 案例演示
假设现在需要实现一种FIFO类型的独占锁，可以把这种锁看成是ReentrantLock的公平锁简单版本，且是不可重入的，就是说当一个线程获得锁后，其他等待线程以FIFO的调度方式等待获取锁。
class FIFOMutex {
private final AtomicBoolean locked = new AtomicBoolean(false);//锁状态
private final Queue<Thread> waiters = new ConcurrentLinkedQueue<>();//线程等待队列
public void lock(){
Thread current = Thread.currentThread();
waiters.add(current);
// 如果当前线程不在队首，或锁已被占用，则当前线程阻塞
// 这个判断的内在意图：锁必须由队首元素拿到，实现公平
while (waiters.peek() != current || !locked.compareAndSet(false,true)){
LockSupport.park();
}
//执行到这代表当前线程锁获取成功
waiters.remove();// 删除队首元素
}
public void unlock(){
locked.set(false);
LockSupport.unpark(waiters.peek());//唤醒队首等待线程
}
}
public class TestFIFOMutex {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
FIFOMutex mutex = new FIFOMutex();
MyThread a1 = new MyThread("a", mutex);
MyThread a2 = new MyThread("b", mutex);
MyThread a3 = new MyThread("c", mutex);
MyThread a4 = new MyThread("e", mutex);
MyThread a5 = new MyThread("f", mutex);
MyThread a6 = new MyThread("g", mutex);
a1.start();
a2.start();
a3.start();
a4.start();
a5.start();
a6.start();
a1.join();
a2.join();
a3.join();
a4.join();
a5.join();
a6.join();
System.out.println("Finished");
}
}
class MyThread extends Thread{
private String name;
private FIFOMutex mutex;
private static int count;
public MyThread(String name, FIFOMutex mutex) {
this.name = name;
this.mutex = mutex;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
mutex.lock();
count++;
System.out.println("thread:"+Thread.currentThread().getName()+" name:" + name + " count:" + count);
mutex.unlock();
}
}
}
上述FIFOMutex类的实现中，当判断锁已被占用时，会调用 LockSupport.park(this) 方法，将当前调用线程阻塞；当使用完锁时，会调用 LockSupport.unpark(waiters.peek()) 方法将等待队列中的队首线程唤醒。
通过LockSupport的这两个方法，可以很方便的阻塞和唤醒线程。但是LockSupport的使用过程中还需要注意以下几点：
- 方法的调用一般要放在一个循环判断体里面。
- park 方法是会响应中断的，但是不会抛出异常。（也就是说如果当前调用线程被中断，则会立即返回但不会抛出中断异常）
- park 的重载方法 park(Object blocker)，会传入一个blocker对象，所谓Blocker对象，其实就是当前线程调用时所在调用对象（如上述示例中的FIFOMutex对象）。该对象一般供监视、诊断工具确定线程受阻塞的原因时使用。
2.5 与wait和notify区别
- 阻塞时不会释放锁
- park和unpark没有顺序要求
- park方法可以指定一个blocker，而getBlocker方法可以获取这个blocker，这个blocker可以用来记录阻塞原因、状态等信息为监控、诊断工具使用
更多其他内容可参考：
Java多线程进阶（五）—— J.U.C之locks框架：LockSupport
面试 LockSupport.park()会释放锁资源吗？
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