系統梳理一下鎖

背景

有人對Java主流鎖作了下面全面的梳理。梳理的確實挺好的。可是我看到這張圖，第一個感受是：記不住。

  

由於分了太多類，彼此之間沒有什麼聯繫。作PPT能夠。若是聊天或者面試，不用紙筆的狀況下，就不太好描述了。也不利於對原理和應用的理解。

基於上述的考慮，我就本身系統的梳理一下鎖，但願能夠有助於你們理解和記憶，以致於最後在工做中獲得很好的應用。

先說線程鎖再說分佈式鎖。

 

線程鎖

概述 

這裏說的線程鎖是Java線程鎖，從原理上各個語言應該都比較類似。有不少維度的劃分方式，我比較建議的是從大面上分爲樂觀鎖和悲觀鎖。

樂觀鎖主要是自旋+CAS的方式，好比JUC(java.util.concurrent包)的原子類。 

悲觀鎖主要用synchronized關鍵字的隱式鎖和基於AQS的顯示鎖。

上面三段總結以下：

 

悲觀鎖的實現原理

1>synchronized關鍵字

隨着java版本升級，synchronized關鍵字雖然是用C++寫的，可是原理和JCU包的ReentrantLock很類似。synchronized關鍵字有4種鎖狀態：無鎖、偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖。無鎖相似於ReentrantLock的交替執行，沒有併發，就不涉及鎖；偏向鎖相似於ReentrantLock的可重入的概念，使得已經獲取到鎖的線程能夠屢次獲取鎖；輕量級鎖解決的問題是儘可能避免線程切換，使用的方法也和ReentrantLock類似，是自旋+CAS的方式；重量級鎖依賴於管程monitor來實現，和ReentrantLock同樣都涉及用戶態和內核態切換。

根據這個咱們再來補充一下Java線程鎖的思惟導圖：

 

2>基於基於AQS的顯示鎖

基於AQS的顯示鎖我以前看過一些源碼。這裏面比較經典的是ReentrantLock。這是可重入鎖，就是同一個線程能夠反覆進入加鎖的線程。若是想實現不可重入鎖也很簡單。把可重入鎖對當前線程作特殊處理的部分去掉就行了。

其餘JCU下locks包裏的鎖好比讀寫鎖就是將鎖細化成了讀鎖和寫鎖。讀鎖是共享鎖的實現，寫鎖是排他鎖的實現。

ReentrantLock能夠使用公平鎖和非公平鎖兩種方式，公平鎖和非公平鎖各自繼承了AQS。區別只是非公平鎖在須要加鎖時先直接嘗試是否能夠獲取鎖成功，而公平鎖是先看本身是否須要排隊。

下面以ReentrantLock的公平鎖爲例來簡單聊一下AQS的源碼。AQS核心是實現了CLH隊列。

AQS有head、tail、持有鎖的線程、狀態4個主要的成員變量。

利用head!=tail就是說AQS是否未被初始化來判斷是否交替執行，交替執行則不用加鎖；若是須要加鎖則判斷是否就是當前擁有鎖的線程，是的話，將進入次數+1；若是不是則判斷是否須要初始化AQS，須要的話先初始化一個dummy header，再將本身加入隊尾，若是是隊列裏dummy header的指針指向的節點，則它爲先自旋判斷是否能夠獲取鎖；若是不是dummy header指針指向的節點，則使用park讓出cpu。當dummy header的指針指向的節點獲取到鎖以後，會將head指向本身，同時將本身這個Node節點的當前線程設置爲空，將本身設置爲dummy header，同時將原來dummy header的指針都設置爲null，使得原dummy header成爲一個沒有引用的節點，便於垃圾回收。

根據這個咱們再來補充一下Java線程鎖的思惟導圖：

 

 

 

 

分佈式鎖

無論是線程鎖仍是分佈式鎖，都實現了tryLock、lock、unlock三個方法。

tryLock的語義是非阻塞鎖，嘗試獲取鎖，成功返回true，不成功返回false；主流lock語義是阻塞鎖。實現通常基於tryLock來作自旋，不成功的時候也會有像ReentrantLock同樣的阻塞操做。

常見的分佈式鎖實現以及數據庫鎖的實現詳見以前寫的文章：《MySQL常見6個考題在實際工做中的運用》這裏就再也不贅述了。

 

總結

本篇文章在介紹知識點是次要的，主要是展現了總結思考的思路，但願能對讀者朋友們的思考問題方法上有所幫助，僅作參考。