Lock底层原理

超、凢脫俗 2021-09-21 02:22 477阅读 0赞

### 一、概述 ###

**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。**  
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LOCK 的实现类其实都是构建在 **AbstractQueuedSynchronizer** 上，为何图中没有用 UML 线表示呢，这是每个 Lock 实现类都持有自己**内部类 Sync 的实例**，而这个 Sync 就是继承 AbstractQueuedSynchronizer (AQS)。为何要实现不同的 Sync 呢？这和每种 Lock 用途相关。另外还有 AQS 的 State 机制。

FairSync 与 NonfairSync 的区别在于，是不是**保证获取锁的公平性**，因为默认是 NonfairSync（非公平性）

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### 二、AQS ###

可以看到Lock锁的**底层实现是AQS**

**1.定义**

AQS（AbstractQuenedSynchronizer ），**抽象的队列式同步器**，除了 java 自带的 synchronized 关键字之外的锁机制。

**2.AQS 的核心思想**

如果被请求的共享资源空闲，则将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程，并将共享资源设置为锁定状态，如果被请求的共享资源被占用，那么就需要一套**线程阻塞等待**以及**被唤醒**时锁分配的机制，这个机制 AQS 是用 **CLH 队列锁（CLH 锁是一个自旋锁。能确保无饥饿性。提供先来先服务的公平性）实现的，即将暂时获取不到锁的线程加入到队列**中。

AQS 是将每一条请求共享资源的**线程**封装成一个 CLH 锁队列的一个**结点（Node）**，来实现锁的分配。

**3.实现**

AQS 基于 **CLH 队列**，用 **volatile 修饰共享变量 state**，线程通过 CAS 去改变状态符，成功则获取锁成功，失败则进入等待队列，等待被唤醒。

**4.总结**

*  lock 的存储结构：一个 **int 类型状态值（用于锁的状态变更）**，一个**双向链表**（用于存储等待中的线程）
 *  lock 获取锁的过程：本质上是通过 **CAS 来获取状态值修改**，如果当场没获取到，会将该线程放在线程**等待链表**中。
 *  lock 释放锁的过程：修改**状态值**，调整等待链表。

可以看到在整个实现过程中，lock 大量使用 CAS + 自旋。因此根据 CAS 特性，lock 建议使用在低锁冲突的情况下。目前 **java1.6 以后，官方对 synchronized 做了大量的锁优化（偏向锁、自旋、轻量级锁）**。因此在非必要的情况下，建议使用 synchronized 做同步操作。

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