### Java分布式应用学习笔记06浅谈并发加锁机制分析
#### 1. 前言
在深入探讨Java中的并发加锁机制之前，我们有必要回顾一下多线程环境下的一些基本概念和技术。之前的多线程调度、并发调度以及线程加锁安全等内容，大都依赖于线程锁机制。本文旨在通过分析JDK中的锁源码，帮助读者理解JDK是如何管理和控制这些资源的，并进一步解释线程如何能够集中等待并最终被唤醒。
#### 2. Java并发包源码分析
让我们先来看一个Java并发包中的示例代码片段：
```java
private int dowait(boolean timed, long nanos)
throws InterruptedException, BrokenBarrierException,
TimeoutException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
// 省略具体实现代码
} finally {
lock.unlock();
}
}
```
这段代码来自`java.util.concurrent.CyclicBarrier`类，其中使用了`ReentrantLock`来进行资源的加锁。这种加锁方式确保了在代码块中对共享资源的操作不会受到其他线程的影响。下面我们将深入分析`ReentrantLock`的工作原理。
#### 3. 轻量级锁`ReentrantLock`
`ReentrantLock`是一种可重入的互斥锁，支持公平和非公平两种模式。它内部有一个`Sync`类，继承自`AbstractQueuedSynchronizer`，并且有两个子类分别实现了公平和非公平锁的逻辑。
- **非公平锁** (`NonfairSync`): 在加锁时，会首先尝试使用CAS操作将状态变量`state`从0改为1。如果成功，则当前线程成为独占线程。如果失败，说明已经有其他线程持有锁，这时会尝试重新获取状态变量，如果为0则继续尝试设置为1。如果状态仍然不是0，则检查当前线程是否为独占线程，如果是，则增加`state`的值；如果不是，则将当前线程放入等待队列中挂起。
- **公平锁** (`FairSync`): 相对于非公平锁而言，公平锁在加锁时不会尝试直接修改`state`值，而是直接调用`acquire(1)`方法请求锁资源。
解锁操作相对简单，无论是公平锁还是非公平锁，都会获取当前`state`值，然后减去释放锁的个数。如果结果为0，则表示锁可以被释放，并且唤醒队列中的下一个等待线程。
#### 4. `AbstractQueuedSynchronizer`的作用
`AbstractQueuedSynchronizer`（AQS）是`ReentrantLock`的核心组件之一，它提供了一个框架来构建锁和其他同步组件。AQS维护了一个FIFO线程等待队列，当线程无法获取锁时，会被插入到队列中。队列中的线程会被暂时挂起，直到锁可用或者被唤醒。
#### 5. 读写锁`ReentrantReadWriteLock`
`ReentrantReadWriteLock`是一种特殊的锁机制，它支持读锁和写锁两种类型，主要用于解决读多写少的场景下的性能问题。当多个线程同时进行读操作时，不会相互阻塞，可以并行执行。但是当一个线程正在执行写操作时，所有其他线程（无论是读还是写）都需要等待。
例如，我们可以创建一个`ReentrantReadWriteLock`实例：
```java
ReentrantReadWriteLock reentrantReadWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
```
然后通过以下方式获取读锁和写锁：
```java
ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = reentrantReadWriteLock.readLock();
ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = reentrantReadWriteLock.writeLock();
```
使用读锁和写锁的方式如下：
```java
// 获取读锁
readLock.lock();
try {
// 读操作
} finally {
readLock.unlock();
}
// 获取写锁
writeLock.lock();
try {
// 写操作
} finally {
writeLock.unlock();
}
```
总结来说，Java中的并发加锁机制非常灵活且强大，通过对`ReentrantLock`和`ReentrantReadWriteLock`等工具的理解和应用，可以有效地解决多线程环境下的并发控制问题。希望本文能帮助读者更好地理解和掌握Java并发编程的相关知识。
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