JUC管程的实现

互斥和同步是多线程最重要的两个概念，互斥，即同一时刻只允许一个线程访问共享资源；同步，即线程之间如何通信、协作。Java SDK 并发包通过 Lock 和 Condition 两个接口来实现管程，其中 Lock 用于解决互斥问题，Condition 用于解决同步问题

首先有个问题需要思考一下，Java 语言本身提供的 synchronized 也是管程的一种实现，既然 Java 从语言层面已经实现了管程了，那为什么还要在 SDK 里提供另外一种实现呢？难道 Java 标准委员会还能同意“重复造轮子”的方案？在jdk1.6之后synchronized性能有了很大的提升，但这并不能满足我们高并发的多种需求

juc和synchronized 的区别

• synchronized是一款非公平、可升级、语言级别的锁，而juc中的lock拥有更高的自定义性以满足复杂的需求

• synchronized 申请资源的资源被占用时，会直接进入阻塞状态带着，不会释放已有的资源。这就可能会导致死锁. lock提供了

    // 支持中断的API
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
  
    // 支持超时的API
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
  
    // 支持非阻塞获取锁的API
    boolean tryLock();   
  

  以上都能在一定程度上避免死锁

• juc支持多条件变量，支持多个条件变量能够让我们的并发程序可读性更好，实现起来也更容易。例如，实现一个阻塞队列，就需要两个条件变量。

可见性的保证

• Java 里多线程的可见性是通过 Happens-Before 规则保证的，而 synchronized 之所以能够保证可见性，也是因为有一条 synchronized 相关的规则。synchronized 的解锁 Happens-Before 于后续对这个锁的加锁。
• JDK中锁的实现非常复杂，这里我就不展开细说了，但是原理还是需要简单介绍一下：它是利用了 volatile 相关的 Happens-Before 规则。Java SDK 里面的 ReentrantLock，内部持有一个 volatile 的成员变量 state，获取锁的时候，会读写 state 的值；解锁的时候，也会读写 state 的值（简化后的代码如下面所示）。也就是说，在执行 value+=1 之前，程序先读写了一次 volatile 变量 state，在执行 value+=1 之后，又读写了一次 volatile 变量 state。根据相关的 Happens-Before 规则之中的
  volatile 变量规则：对于线程A而言由于lock和unlock都需要操作state变量，因此lock操作 Happens-Before value操作，而value 操作Happens-Before unlock操作。对于线程B而言，只有等线程A unlock之后才能lock，因此线程B lock Happens-Before 线程A unlock。

Happens-Before

• 1）程序次序规则（Program Order Rule）：在一个线程内，按照控制流顺序，书写在前面的操作先行发生（Happens-before）于书写在后面的操作。注意，这里说的是控制流顺序而不是程序代码顺序，因为要考虑分支、循环等结构
• 2）管程锁定规则（Monitor Lock Rule）：一个 unlock 操作先行发生于后面对同一个锁的 lock 操作。这里必须强调的是 “同一个锁”，而 “后面” 是指时间上的先后
• 3）volatile 变量规则（Volatile Variable Rule）：对一个 volatile 变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作，这里的 “后面” 同样是指时间上的先后
• 4）线程启动规则（Thread Start Rule）：Thread 对象的 start() 方法先行发生于此线程的每一个动作
• 5）线程终止规则（Thread Termination Rule）：线程中的所有操作都先行发生于对此线程的终止检测，我们可以通过 Thread 对象的 join() 方法是否结束、Thread 对象的 isAlive() 的返回值等手段检测线程是否已经终止执行
• 6）线程中断规则（Thread Interruption Rule）：对线程 interrupt() 方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生，可以通过 Thread 对象的 interrupted() 方法检测到是否有中断发生
• 7）对象终结规则（Finalizer Rule）：一个对象的初始化完成（构造函数执行结束）先行发生于它的 finalize() 方法的开始
• 8）传递性（Transitivity）：如果操作 A 先行发生于操作 B，操作 B 先行发生于操作 C，那就可以得出操作 A 先行发生于操作 C 的结论