6：Java中的锁

1：Lock接口

（1）synchronized关键字将会隐式的获取锁，但是它将锁的获取和释放固化了，也就是先获取后释放。

（2）Lock接口提供的sychronized关键字不具备的主要特性。

（3）Lock是一个接口，定义了锁获取和释放的基本操作。

2：队列同步器

（1）AQS同步器，是用来构建锁和其他同步组件的基础框架。它使用一个int成员变量表示同步状态，通过内置的FIFO队列来完成资源获取线程的排队工作。比如：ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、CountDownLatch等。

（2）同步器的设计是基于模板方法模式的，也就是说，使用者需要继承同步器并重写指定的方法，随后将同步器组合在自定义同步组件的实现中，并调用同步器提供的模板方法，而这些模板方法将会调用使用者重写的方法。

下图为同步器可重写的方法：

自定义同步组件时，将会调用同步器提供的模板方法，如下图所示：

同步器提供的模板方法基本上分为3类：独占式获取与释放同步状态、共享式获取与释放同步状态、查询同步队列中的等待线程情况。

（3）队列同步器的实现分析

同步器如何完成线程同步工作？主要包括：同步队列、独占式同步状态获取与释放、共享式同步状态获取与释放、超时获取同步状态等。

a:同步队列：FIFO双向队列完成同步状态的管理。

同步队列中节点属性简介：

（4）同步器中的的队列基本结构

（5）独占式同步状态获取流程，也就是acquire(int   arg)方法调用流程。

分析独占式同步状态获取和释放过程后，总结一下：

在获取同步状态时，同步器维护一个同步队列，获取状态还失败的线程都会加入到队列中进行自旋；移除队列（或停止自旋）的条件是前驱节点为头节点且成功获取了同步状态。在释放同步状态时，同步器调用tryRelase(int arg)方法释放同步状态，然后唤醒头节点的后继节点。

（6）共享式同步状态获取与释放

下图就是：共享式与独占式访问资源的对比，经典的例子就是：读写文件，读使用共享式；写文件是独占式。简单理解：就是同一时刻能否有多个线程同时获取到同步状态。

（7）独占式超时获取同步状态

（8）让你设计一个同步工具：该工具在同一时刻，只允许至多两个线程同时访问，超过两个线程的访问将被阻塞？？？怎么做？

a：确定访问模式。

b：定义资源数。

c：组合自定义同步器。

3：重入锁ReentrantLock

（1）Syschronized支持隐式的重入。

（2）ReentrantLock如何实现重进入和公平性获取锁的特性？公平性获取锁对性能的影响？

a：实现重进入，解决以下2个问题：线程再次获取锁、锁的最终释放

b：公平与 非公平区别，如果一个锁是公平的，那么锁的获取应该符合FIFO。

注意：ReentrantLock里同步锁(tryAcquires)和非同步锁（nonfairTryAcquires）的实现，唯一不同的是多了一行hasQueuedPredecessors方法，即加入了同步队列中当前节点 是否有前驱节点的判断，如果该方法返回true，则表示有线程比当前线程更早地请求获取锁，因此需要等待前驱线程获取并释放锁之后才能继续获取锁。

（3）非公平性锁可能使线程“饥饿”，为什么它又被设置成ReentrantLock默认的实现呢？

公平性锁保证了锁获取锁按照FIFO原则，而代价是进行大量的线程切换；非公平性锁虽然可能造成线程“饥饿”，但极少的线程切换，保证了其更大的吞吐量。

4：读写锁

（1）在读多写少的场景下使用。当写锁被获取到时，后续（非当前写操作的线程）的读写操作都会被阻塞，写锁释放之后，所有操作继续进行。

ReentrantReadWriteLock的特性：

（2）读写锁接口

（3）读写锁的实现分析，包括：读写锁状态的设计、写锁的获取与释放、读锁的获取与释放、锁降级 

读写状态的设计：同步状态表示锁被一个线程重复获取的次数。读写锁关键是在同步状态（一个整形变量）上维护多个读线程和一个写线程的状态。读写锁：按位切割法。

（4）锁降级

锁降级是指：把持住（当前拥有的）写锁，再获取到读锁，随后释放（先前拥有的）写锁的过程。

注意：RentrantReadWriteLock不支持锁升级（把持读锁、获取写锁，最后释放读锁的过程）。目的也是保证数据的可见性，如果读锁已经被多个线程获取，其中任意线程成功获取了写锁并更新了数据，则其更新对其他获取到读锁的线程是不可见的。

5：LockSupport工具类

（1）当需要阻塞或唤醒一个线程的时候，使用LockSupport工具类。下面是LockSupport提供的阻塞和唤醒方法。

6：Condition接口

（1）Object的监视器方法与Condition接口的对比

（2）Condition是依赖Lock对象的。

（3）Condition定义的方法及描述：

（4）Condition的实现，主要包括：等待队列、等待和通知。

注意：同步队列和等待队列中节点类型都是AQS的静态内部类AbstractQueuedSynchronizer.Node。

等待队列实现如下图：

同步队列和等待队列的实现如下图：

Condition的通知如下图所示：