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
1. java 中的 ReentrantLock，默认是非公平锁，当参数 fair 为 true 时，就是公平锁。
1 /**
2 * Creates an instance of {@code ReentrantLock}.
3 * This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}.
4 */
5 public ReentrantLock() {
6 sync = new NonfairSync();
7 }
8
9 /**
10 * Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the
11 * given fairness policy.
12 *
13 * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
14 */
15 public ReentrantLock(boolean fair) {
16 sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
17 }
2. 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
1 class Phone {
2 public synchronized void sendSMS() {
3 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "send SMS...");
4 sendEmail();
5 }
6
7 public synchronized void sendEmail() {
8 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "send email...");
9 }
10 }
11
12 public class ReentrantLockDemo {
13
14 public static void main(String[] args) {
15 Phone phone = new Phone();
16
17 new Thread(() -> {
18 phone.sendSMS();
19 }, "Thread1").start();
20
21 new Thread(() -> {
22 phone.sendSMS();
23 }, "Thread2").start();
24 }
25 }
2.2.2 ReentrantLock
1 class Phone implements Runnable {
2 Lock lock = new ReentrantLock();
3
4 @Override
5 public void run() {
6 get();
7 }
8
9 public void get() {
10 lock.lock();
11 try {
12 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "get method...");
13 set();
14 } finally {
15 lock.unlock();
16 }
17 }
18
19 public void set() {
20 lock.lock();
21 try {
22 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "set method...");
23 } finally {
24 lock.unlock();
25 }
26 }
27 }
28
29 public class ReentrantLockDemo {
30
31 public static void main(String[] args) {
32 Phone phone = new Phone();
33
34 Thread thread3 = new Thread(phone, "Thread3");
35 Thread thread4 = new Thread(phone, "Thread4");
36 thread3.start();
37 thread4.start();
38 }
39 }
2.3 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？
1 class Phone implements Runnable {
2
3 // ...
4
5 public void get() {
6 lock.lock();
7 lock.lock();
8 try {
9 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "get method...");
10 set();
11 } finally {
12 lock.unlock();
13 lock.unlock();
14 }
15 }
16
17 // ...
18 }
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：
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。
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
1 // Unsafe.java
2 public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
3 int var5;
4 do {
5 var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
6 } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
7
8 return var5;
9 }
3.3 手写一个自旋锁
1 public class SpinLockDemo {
2
3 AtomicReference atomicReference = new AtomicReference<>();
4
5 public void myLock() {
6 Thread thread = Thread.currentThread();
7 System.out.println(thread.getName() + "come in...");
8 while (!atomicReference.compareAndSet(null, thread)) {
9
10 }
11 }
12
13 public void myUnLock() {
14 Thread thread = Thread.currentThread();
15 atomicReference.compareAndSet(thread, null);
16 System.out.println(thread.getName() + "come out...");
17 }
18
19 public static void main(String[] args) {
20
21 SpinLockDemo spinLockDemo = new SpinLockDemo();
22
23 new Thread(() -> {
24 spinLockDemo.myLock();
25 try {
26 TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
27 } catch (InterruptedException e) {
28 e.printStackTrace();
29 }
30 spinLockDemo.myUnLock();
31 }, "Thread1").start();
32
33 try {
34 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
35 } catch (InterruptedException e) {
36 e.printStackTrace();
37 }
38
39 new Thread(() -> {
40 spinLockDemo.myLock();
41 try {
42 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
43 } catch (InterruptedException e) {
44 e.printStackTrace();
45 }
46 spinLockDemo.myUnLock();
47 }, "Thread2").start();
48 }
49 }
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：
1 class MyCache {
2
3 private volatile Map map = new HashMap<>();
4
5 public void put(String key, Object value) {
6 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在写入：" + key);
7 try {
8 TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
9 } catch (InterruptedException e) {
10 e.printStackTrace();
11 }
12 map.put(key, value);
13 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入完成");
14 }
15
16 public void get(String key) {
17 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在读取");
18 try {
19 TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
20 } catch (InterruptedException e) {
21 e.printStackTrace();
22 }
23 Object result = map.get(key);
24 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取完成：" + result);
25 }
26 }
27
28 public class ReadWriteLockDemo {
29
30 public static void main(String[] args) {
31 MyCache myCache = new MyCache();
32
33 for (int i = 1; i <= 5; i++) {
34 final int temp = i;
35 new Thread(() -> {
36 myCache.put(temp + "", temp + "");
37 }, String.valueOf(i)).start();
38 }
39
40 for (int i = 1; i <= 5; i++) {
41 final int temp = i;
42 new Thread(() -> {
43 myCache.get(temp + "");
44 }, String.valueOf(i)).start();
45 }
46 }
47 }
4.2.2 加锁后：
写入时正常，不会中断；读取时，可以共享锁。
1 class MyCache {
2
3 private volatile Map map = new HashMap<>();
4 private ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
5
6 public void put(String key, Object value) {
7 rwLock.writeLock().lock();
8 try {
9 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在写入：" + key);
10 try {
11 TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
12 } catch (InterruptedException e) {
13 e.printStackTrace();
14 }
15 map.put(key, value);
16 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入完成");
17 } catch (Exception e) {
18 e.printStackTrace();
19 } finally {
20 rwLock.writeLock().unlock();
21 }
22 }
23
24 public void get(String key) {
25 rwLock.readLock().lock();
26 try {
27 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在读取");
28 try {
29 TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
30 } catch (InterruptedException e) {
31 e.printStackTrace();
32 }
33 Object result = map.get(key);
34 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取完成：" + result);
35 } catch (Exception e) {
36 e.printStackTrace();
37 } finally {
38 rwLock.readLock().unlock();
39 }
40 }
41 }
