独享还是共享，你选择哪一种锁？

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之前在的文章中已经写了公平锁和非公平锁了，接下来就该介绍第二种锁了，他就是共享锁和独享锁，顾名思义，独享，只能被一个线程 所持有，而共享，就是说可以被多个线程所共有。

锁的分类

1.公平锁/非公平锁

2.可重入锁3.独享锁/共享锁4.互斥锁/读写锁5.乐观锁/悲观锁6.分段锁7.偏向锁/轻量级锁/重量级锁8.自旋锁

之前的第一次分享中我们已经说过了公平锁和非公平锁了，这次我们组要来解析一下这个独享锁和共享锁。

独享锁

独享锁其实有很多名称的，有人称它为独享锁，有人也称它为独占锁，其实大致上都是一个意思，

独享锁，只能够被一个线程所持有，

而他的实例我们之前的公平锁和非公平锁也都说过一次，我们可以再看一下这个实例，

 

 

ReentrantLock(独享)

ReentrantLock是基于AQS来实现的，那什么是AQS呢？

AQS全称AbstractQueuedSynchronizer,如果说使用翻译软件来看“摘要排队同步器”，但是很多人喜欢称它为抽象队列同步器。 其实叫什么倒是没有那么重要，只要记住英文，这才是最重要的。

 

AQS它定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架，很多类都是依赖于AQS来比如说我们一会将要介绍的ReentrantLock。

你看源码

/*    查询是否有任何线程正在等待与此锁相关联的给定条件。    请注意，由于超时和*中断可能随时发生，    此方法主要用于监视系统状态*/ public boolean hasWaiters(Condition condition) {    if (condition == null)        throw new NullPointerException();    if (!(condition instanceof AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject))        throw new IllegalArgumentException("not owner");    return sync.hasWaiters((AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject)condition);}?

这里就指明了我们说的ReentrantLock是依赖AQS的，而AQS它是JUC并发包中的一个核心的一个组件。 也是不可或缺的组件。

 

AQS解决了子啊实现同步器时涉及当的大量细节问题，例如获取同步状态、FIFO同步队列。基于AQS来构建同步器可以带来很多好处。它不仅能够极大地减少实现工作，而且也不必处理在多个位置上发生的竞争问题。

 

在基于AQS构建的同步器中，只能在一个时刻发生阻塞，从而降低上下文切换的开销，提高了吞吐量。

 

AQS的主要使用方式是继承，子类通过继承同步器并实现它的抽象方法来管理同步状态。

咱们可以看一下

?public abstract class AbstractQueuedSynchronizer    extends AbstractOwnableSynchronizer    implements java.io.Serializable {?    private static final long serialVersionUID = 7373984972572414691L;??

而它典型的例子ReentrantLock中：

使用一个int类型的成员变量state来表示同步状态，当state>0时表示已经获取了锁

这就是我们之前看的int c = getState()；

而当c等于0的时候说明当前没有线程占有锁，它提供了三个方法（getState()、setState(int newState)、compareAndSetState(int expect,int update)）来对同步状态state进行操作，所以AQS可以确保对state的操作是安全的。

关于AQS我就解释这么多把，如果想深入了解的可以仔细的研究一下，而在这个ReentrantLock中的源码是这样的

/**它默认是非公平锁*/public ReentrantLock() {    sync = new NonfairSync();}   /**   创建ReentrantLock，公平锁or非公平锁   */public ReentrantLock(boolean fair) {     sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync(); } /** 而他会分别调用lock方法和unlock方法来释放锁 */ public void lock() {         sync.lock();     }? public void unlock() {         sync.release(1);     }?

但是其实他不仅仅是会调用lock和unlock方法，因为我们的线程不可能一点问题没有，如果说进入到了waiting状态，在这个时候如果没有unpark()方法，就没有办法来唤醒他， 所以，也就接踵而至出现了tryLock(),tryLock(long,TimeUnit)来做一些尝试加锁或者说是超市来满足某些特定的场景的需求了。

 

ReentrantLock会保证method-body在同一时间只有一个线程在执行这段代码，或者说，同一时刻只有一个线程的lock方法会返回。其余线程会被挂起，直到获取锁。

 

从这里我们就能看出，其实ReentrantLock实现的就是一个独占锁的功能：有且只有一个线程获取到锁，其余线程全部挂起，直到该拥有锁的线程释放锁，被挂起的线程被唤醒重新开始竞争锁。

 

而在源码中通过AQS来获取独享锁是通过调用acquire方法，其实这个方法是阻塞的,

/***以独占模式获取，忽略中断。通过至少调用tryAcquire实现成功返回。否则线程排队，可能重复阻塞和解除阻塞，调用tryAcquire直到成功。此方法可用于实现方法lock。*/ public final void acquire(int arg) {        if (!tryAcquire(arg) &&            acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))            selfInterrupt();    }?

 

它通过tryAcquire（由子类Sync实现）尝试获取锁，这也是上面源码中的lock方法的实现步骤

 

而没有获取到锁则调用AQS的acquireQueued方法：

?final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {        boolean failed = true;        try {            boolean interrupted = false;            for (;;) {                final Node p = node.predecessor();                if (p == head && tryAcquire(arg)) {                    setHead(node);                    p.next = null; // help GC                    failed = false;                    return interrupted;                }                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&                    parkAndCheckInterrupt())                    interrupted = true;            }        } finally {            if (failed)                cancelAcquire(node);        }    }?

这段的意思大致就是说 当前驱节点是头节点，并且独占时才返回

而在下面的if判断中，他会去进行阻塞，而且还要去判断是否打断，如果我们的节点状态是Node.SIGNAL时， 完蛋了，线程将会执行parkAndCheckInterrupt方法，知道有线程release的时候，这时候就会进行一个unpark来循环的去获取锁。 而这个方法通过LockSupport.park(this)将当前的线程挂起到WATING的状态，就需要我们去执行unpark方法了来唤醒他，也就是我说的那个release， 通过这样的一种FIFO机制的等待就实现了LOCK的操作。

 

这上面的代码只是进行加锁，但是没有释放锁，如果说我们获得了锁不进行释放，那么很自然的出现一种情况，死锁！

所以必须要进行一个释放，

我们来看看内部是怎么释放锁的

? public void unlock()              { sync.release(1); }? public final boolean release(int arg) {         if (tryRelease(arg)) {             Node h = head;             if (h != null && h.waitStatus != 0)                 unparkSuccessor(h);             return true;         }         return false;     }?

unlock方法间接调用AQS的release(1)来完成释放

tryRelease(int)方法进行了特殊的判定，如果成立则会将head传入unparkSuccessor(Node) 方法中并且返回true，否则返回的就是false。

?public final boolean release(int arg) {        if (tryRelease(arg)) {            Node h = head;            if (h != null && h.waitStatus != 0)                unparkSuccessor(h);            return true;        }        return false;    }?

 

而他在执行了unparkSuccessor方法中的时候，就已经意味着要真正的释放锁了。 这其实就是独享锁进行获取锁和释放锁的一个过程！有兴趣的可以去源码中把注释翻译一下看看。

 

共享锁

从我们之前的独享所就能看得出来，独享锁是使用的一个状态来进行锁标记的，共享锁其实也差不多，但是JAVA中有不想定力两个状态，所以区别出现了， 他们的锁状态时不一样的。

 

基本的流程是一样的，主要区别在于判断锁获取的条件上，由于是共享锁，也就允许多个线程同时获取，所以同步状态的数量同时的大于1的，如果同步状态为非0，则线程就可以获取锁，只有当同步状态为0时，才说明共享数量的锁已经被全部获取，其余线程只能等待。

 

最典型的就是ReentrantReadWriteLock里的读锁，它的读锁是可以被共享的，但是它的写锁确每次只能被独占。

 

我们来看一下他的获取锁和释放锁的代码体现。

    //获取锁指定离不开这个lock方法，    public void lock() {                sync.acquireShared(1);    }    //acquireShared()首先会通过tryAcquireShared()来尝试获取锁。    //如果说获取不到那么他就回去执行  doAcquireShared(arg);直到获取到锁才会返回    //你看方法名do是不是想到了do-while呢？    public final void acquireShared(int arg) {            if (tryAcquireShared(arg) < 0)                doAcquireShared(arg);    }?    // tryAcquireShared()来尝试获取锁。    protected int tryAcquireShared(int arg) {            throw new UnsupportedOperationException();    }?    //只有这个方法获取到锁了才会进行返回    private void doAcquireShared(int arg) {            final Node node = addWaiter(Node.SHARED);            boolean failed = true;            try {                boolean interrupted = false;                for (;;) {                    final Node p = node.predecessor();                    if (p == head) {                        int r = tryAcquireShared(arg);                        if (r >= 0) {                            setHeadAndPropagate(node, r);                            p.next = null; // help GC                            if (interrupted)                                selfInterrupt();                            failed = false;                            return;                        }                    }                    if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&                        parkAndCheckInterrupt())                        interrupted = true;                }            } finally {                if (failed)                    cancelAcquire(node);            }        }?     //上面的这些方法全部都是在AbstractQueuedSynchronizer中?     //而他通过Sync来调用的acquireShared?     //而Sync则是继承的AbstractQueuedSynchronizer?     abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer ?     而他调用的tryAcquireShared则是在ReentrantReadWriteLock中?     protected final int tryAcquireShared(int unused) {?                 Thread current = Thread.currentThread();                 //获取状态                 int c = getState();                 //如果说锁状态不是0 并且获取锁的线程不是current线程 返回-1                 if (exclusiveCount(c) != 0 &&                     getExclusiveOwnerThread() != current)                     return -1;                 //统计读锁的次数                 int r = sharedCount(c);                 //若无需等待，并且共享读锁共享次数小于MAX_COUNT，则会把锁的共享次数加一，                 //否则他会去执行fullTryAcquireShared                 if (!readerShouldBlock() &&                     r < MAX_COUNT &&                     compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) {                     if (r == 0) {                         firstReader = current;                         firstReaderHoldCount = 1;                     } else if (firstReader == current) {                         firstReaderHoldCount++;                     } else {                         HoldCounter rh = cachedHoldCounter;                         if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))                             cachedHoldCounter = rh = readHolds.get();                         else if (rh.count == 0)                             readHolds.set(rh);                         rh.count++;                     }                     return 1;                 }                 return fullTryAcquireShared(current);             }?        /** fullTryAcquireShared()会根据是否需要阻塞等待        读取锁的共享计数是否超过限制”等等进行处理。        如果不需要阻塞等待，并且锁的共享计数没有超过限制，        则通过CAS尝试获取锁，并返回1。*/      final int fullTryAcquireShared(Thread current) {          /*           * This code is in part redundant with that in           * tryAcquireShared but is simpler overall by not           * complicating tryAcquireShared with interactions between           * retries and lazily reading hold counts.           */          HoldCounter rh = null;          for (;;) {              int c = getState();              if (exclusiveCount(c) != 0) {                  if (getExclusiveOwnerThread() != current)                      return -1;                  // else we hold the exclusive lock; blocking here                  // would cause deadlock.              } else if (readerShouldBlock()) {                  // Make sure we're not acquiring read lock reentrantly                  if (firstReader == current) {                      // assert firstReaderHoldCount > 0;                  } else {                      if (rh == null) {                          rh = cachedHoldCounter;                          if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current)) {                              rh = readHolds.get();                              if (rh.count == 0)                                  readHolds.remove();                          }                      }                      if (rh.count == 0)                          return -1;                  }              }              if (sharedCount(c) == MAX_COUNT)                  throw new Error("Maximum lock count exceeded");              if (compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) {                  if (sharedCount(c) == 0) {                      firstReader = current;                      firstReaderHoldCount = 1;                  } else if (firstReader == current) {                      firstReaderHoldCount++;                  } else {                      if (rh == null)                          rh = cachedHoldCounter;                      if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))                          rh = readHolds.get();                      else if (rh.count == 0)                          readHolds.set(rh);                      rh.count++;                      cachedHoldCounter = rh; // cache for release                  }                  return 1;              }          }      }?

 

以上的源码就是共享锁的一个获取锁的过程

接下来肯定是要进行锁的释放了

unlock()

?    public void unlock() {            sync.releaseShared(1);    }    //和获取锁的过程类似，他首先会通过tryReleaseShared()去尝试释放共享锁。尝试成功，则直接返回；尝试失败，    //则通过doReleaseShared()去释放共享锁。     public final boolean releaseShared(int arg) {        if (tryReleaseShared(arg)) {            doReleaseShared();            return true;        }        return false;    }?    //是尝试释放共享锁第一步。?    protected final boolean tryReleaseShared(int unused) {        Thread current = Thread.currentThread();        if (firstReader == current) {            // assert firstReaderHoldCount > 0;            if (firstReaderHoldCount == 1)                firstReader = null;            else                firstReaderHoldCount--;        } else {            HoldCounter rh = cachedHoldCounter;            if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))                rh = readHolds.get();            int count = rh.count;            if (count <= 1) {                readHolds.remove();                if (count <= 0)                    throw unmatchedUnlockException();            }            --rh.count;        }        for (;;) {            int c = getState();            int nextc = c - SHARED_UNIT;            if (compareAndSetState(c, nextc))                // Releasing the read lock has no effect on readers,                // but it may allow waiting writers to proceed if                // both read and write locks are now free.                return nextc == 0;        }    }?    //持续执行释放共享锁    private void doReleaseShared() {            /*             * Ensure that a release propagates, even if there are other             * in-progress acquires/releases.  This proceeds in the usual             * way of trying to unparkSuccessor of head if it needs             * signal. But if it does not, status is set to PROPAGATE to             * ensure that upon release, propagation continues.             * Additionally, we must loop in case a new node is added             * while we are doing this. Also, unlike other uses of             * unparkSuccessor, we need to know if CAS to reset status             * fails, if so rechecking.             */            for (;;) {                Node h = head;                if (h != null && h != tail) {                    int ws = h.waitStatus;                    if (ws == Node.SIGNAL) {                        if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))                            continue;            // loop to recheck cases                        unparkSuccessor(h);                    }                    else if (ws == 0 &&                             !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))                        continue;                // loop on failed CAS                }                if (h == head)                   // loop if head changed                    break;            }        }?

以上的代码就是共享锁和非共享锁的源码。需要注意的时候，在这里其实很乱，有些方法是定义在ReentrantReadWriteLock中的， 而有一些方法是定义在AbstractQueuedSynchorizer中的，所以在来回切换看代码的时候尤其要注意，不要出现失误。

 

总结

独享锁：同时只能有一个线程获得锁。

共享锁：可以有多个线程同时获得锁。

关于独享锁和共享锁，你明白了吗？

 

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原文链接:https://www.cnblogs.com/justdojava/p/11212114.html
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