【讲义】第2讲：AQS和JUC
⼀、ReentrantLock重⼊锁
1.1> 概述
1.2> 中断响应 lockInterruptibly()
1.3> 锁申请等待限时 tryLock(long time, TimeUnit unit)
1.4> 公平锁和⾮公平锁
1.5> AQS源码解析
⼆、Condition重⼊锁的搭配类
三、Semaphore信号量
四、ReadWriteLock读写锁
五、CountDownLatch倒计时器
六、CyclicBarrier循环栅栏
七、LockSupport线程阻塞⼯具类
⼀、ReentrantLock重⼊锁
1.1> 概述
● 重⼊锁可以完全替代synchronized关键字。在JDK5.0的早期版本中，重⼊锁的性能远远好于
synchronized，但从JDK6.0开始，JDK在synchronized上做了⼤量的优化，使得两者的性能差距并
不⼤。重⼊锁对逻辑控制的灵活性要远远好于synchronized。
● 重⼊锁常⽤⽅法
void lock()：获得锁，如果锁已经被占⽤，则等待。
void lockInterruptibly()：获得锁，但优先响应中断。
boolean tryLock()：尝试获得锁，如果成功，返回true；如果失败则返回false；获得不到锁，则不进
⾏等待，⽴即返回。
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)：在给定时间内尝试获得锁。
boolean isHeldByCurrentThread()：判断担⼼线程是否持有锁。
void unlock()：释放锁。
● 下⾯是使⽤重⼊锁的简单示例：
1● 之所以称之为重⼊锁，就是⼀个线程允许反复进⼊。当然，这⾥的反复仅仅局限于⼀个线程；如
果同⼀个线程多次获锁，那么在释放锁的时候，也必须释放相同次数。如果释放锁的次数多，那么
会得到⼀个java.lang.IllegalMonitorStateException异常，反之，如果释放锁的次数少，那么相当
于线程还持有这个锁。如下所示：
21.2> 中断响应 lockInterruptibly()
● 如果使⽤synchronized，要么获得锁，要么保持等待。⽽如果使⽤了重⼊锁，则提供了另⼀种可
能，那就是线程可以被中断。也就是在等待锁的过程中，程序可以根据需要取消对锁的请求。即：
如果⼀个线程正在等待锁，那么它依然可以收到⼀个通知，被告知⽆须再等待，可以停⽌⼯作了。
可以很好的应对死锁问题。示例如下所示：
341.3> 锁申请等待限时 tryLock(long time, TimeUnit unit)
● 除了等待外部通知之外，要避免死锁还有另外⼀种⽅式，就是限时等待。以下⾯为例，线程尝试
获得锁，如果没有获得锁，则等待5秒钟。如果5秒钟之后依然没有获得锁，则返回false，表示获得
锁失败。
● tryLock()⽅法也可以不带参数直接运⾏。在这种情况下，当前线程会尝试获得锁，如果锁并未被其
他线程占⽤，则申请锁会成功，并⽴即返回true。如果锁被其他线程占⽤，则当前线程不会进
⾏等待，⽽是⽴即返回false。这种模式不会引起线程等待，因此也不会产⽣死锁。
51.4> 公平锁和⾮公平锁
● 在⼤多数情况下，锁的申请都是⾮公平锁。系统只是会从这个锁的等待线程中随机选择⼀个。类似
⼤家买票不去排队，乱哄哄的围在售票窗⼝前，售票员忙得焦头烂额，也顾不及谁先谁后，随便找
⼀个⼈出票就完事⼉了。
6● 当⼊参为true时，则采⽤公平锁⽅式。要求系统维护⼀个有序队列，因此公平锁的实现成本⽐较
⾼，性能相对也⾮常低下。因此，默认情况下，锁是⾮公平的。如果没有特别的需求，也不需要使
⽤公平锁。
71.5> AQS源码解析
● 详情请⻅：【源码解析】AbstractQueuedSynchronizer.pdf
⼆、Condition重⼊锁的搭配类
● 相同点
Condition和Object的wait()、notify()⽅法的作⽤是⼤致相同的，对应关系如下所示：
● Condition.await()--->Object.wait()
● Condition.signal()--->Object.notify()
● Condition.signalAll()--->Object.notifyAll()
● 不同点
Object.wait()和Object.notify()⽅法是和Synchronized关键字合作使⽤的；⽽Condition是与
ReentrantLock相关联的。
● Condition常⽤⽅法
8void await()：
会使当前线程等待，同时释放当前锁，当其他线程中使⽤signal()或者signalAll()⽅法时，线程会
重新获得锁并继续执⾏。或者当线程被中断是，也能跳出等待。这和Object.wait()⽅法很相似。
void awaitUninterruptibly()：
与await()⽅法基本相同，区别是它不会在等待过程中响应中断。
long awaitNanos(long nanosTimeout)：
如果nanosTimeout时间内，没有被执⾏signal，则解除等待状态。
boolean await(long time, TimeUnit unit)：
如果time时间内，没有被执⾏signal，则解除等待状态。
boolean awaitUntil(Date deadline)：
如果deadline时间内，没有被执⾏signal，则解除等待状态。
void signal()：
⽤于唤醒⼀个正在等待中的线程。
void signalAll()：
⽤于唤醒所有正在等待中的线程。
● Condition使⽤示例:
三、Semaphore信号量
● ⼴义上说，Semapore信号量是对锁的⼀种扩展；因为⽆论是内部锁synchronized，还是重⼊锁
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ReentrantLock，⼀次都只允许⼀个线程访问某⼀资源，⽽信号量却可以指定多个线程同时访
问某⼀个资源。
信息量主要提供了⼀下构造函数，必须要指定信号量的准⼊数，即：同时能申请多少个许可
信息量主要⽅法如下所示：
申请了4个准⼊，循环10个线程，那么将会以4个线程⼀组为单位进⾏执⾏输出
ReadWriteLock是JDK5中提供的读写分离锁。它允许多个线程同时读。但是考虑到数据的完整性，
写写操作和读写操作间依然是需要相互等待和持有锁的。读写锁的访问约束情况如下所示：
●
public Semaphore(int permits); // permits：准⼊数
public Semaphore(int permits, boolean fair); // permits：准⼊数，fair：是否公平获得锁
●
public void acquire();
尝试获得⼀个准⼊的许可。若⽆法获得，则线程会等待，直到有线程释放
⼀个许可或者当前线程被中断。
public void acquireUninterruptibly();
具有acquire⼀样的功能，但是不响应中断。
public void tryAcquire(); 尝试获得⼀个许可，如果成功就返回true，失败则返回false。
public void tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit); 在指定时间内，尝试获得⼀个许可，如果成功
就返回true，失败则返回false。
public void release();
资源访问结束后，释放⼀个许可。
●
四、ReadWriteLock读写锁
●● 下⾯例⼦中，我们使⽤普通锁，执⾏读写操作：
● 下⾯例⼦中，我们使⽤读写锁（只需要将上⾯例⼦中openRWLock=true即可）执⾏读写操作，如
11下所示：
● 所以，如果在系统中，读操作的次数远远⼤于写操作，那么读写锁就可以发挥最⼤的效果，提升系
统的性能。
五、CountDownLatch倒计时器
● CountDownLatch是⼀个多线程控制⼯具。⽤来控制线程的等待。设置需要countDown的数量
num，然后每⼀个线程执⾏完毕后，调⽤countDown()⽅法，⽽主线程调⽤await()⽅法执⾏等待，
直到num个⼦线程执⾏了countDown()⽅法 ，则主线程开始继续执⾏。
12六、CyclicBarrier循环栅栏
● CyclicBarrier与CountDownLatch⾮常类似，它⽀持计数器的反复使⽤，CyclicBarrier可以
理解为循环栅栏。CyclicBarrier可以接收⼀个参数作为Runnable barrierAction，每当计数器
⼀次计数完成后——CyclicBarrier.await()时，系统会执⾏的动作。
13● CyclicBarrier.await()⽅法可能会抛出两种异常：⼀个是InterruptedException，也就是
在等待过程中，线程被中断，应该说这是⼀个⾮常通⽤的异常，⼤部分迫使线程等待的⽅法都可能
会抛出这个异常，使得线程在等待时依然可以响应外部紧急事件。另外⼀个异常则是CyclicBarrier
特有的BrokenBarrierException，⼀旦遇到这个异常，则表示当前的CyclicBarrier已经破损
了，可能系统已经没有办法等待所有线程到⻬了。如果继续等待，可能就是徒劳⽆功的，因此就此
结束吧。
14七、LockSupport线程阻塞⼯具类
● LockSupport是⼀个⾮常⽅便实⽤的线程阻塞⼯具，它可以在线程内任意位置让线程阻塞。和
Thread.suspend()相⽐，它弥补了由于resume()在前发⽣，导致线程⽆法继续执⾏的情况。和
Object.wait()⽅法相⽐，它不需要先获得某个对象的锁，也不会抛出InterruptedException
异常。
● park()可以阻塞当前线程，其中每⼀个线程都有⼀个许可，该许可默认为[不可⽤]。如果该许可
是[可⽤]状态，那么park()⽅法会⽴即返回，消费这个许可，将该许可变更为[不可⽤]状态，流
程代码可以继续执⾏。如果该许可是[不可⽤]状态，那么park()⽅法将会阻塞；
unpark⽅法，将指定线程的⼀个许可变为[可⽤]状态。如下表所示：
15● 示例⼀：先执⾏unpark()⽅法再执⾏park()⽅法，也不会造成永久卡死线程。如下所示：
● 示例⼆：LockSupport.park()还能⽀持中断。但是它不会抛InterruptedException异常。
它只会默默的返回，但是我们可以从Thread.interrupted()等⽅法获得中断标记。
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