Java多线程概念详解！JUC锁基本概念的分析和说明

攻城狮Chova
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基本概念

  • 根据锁添加到Java中的时间 ,Java中的锁分为同步锁和JUC包中的锁JUC锁

同步锁

  • 通过synchronized关键字来进行同步,来实现对资源进行互斥访问的锁
  • 同步锁的原理:
    • 对于每一个对象有且仅有一个同步锁
    • 不同的线程都可以访问同步锁,但是在同一个时间点,有且只有一个线程可以获取到同步锁
    • 获取到同步锁的线程可以进行CPU调度,从而在CPU上执行线程
    • 没有获取到同步锁的线程必须进行等待,直到获取到同步锁之后才可以继续运行

JUC锁

在这里插入图片描述

  • JUC中的锁包括:
    • Lock接口
    • ReentrantLock独占锁
    • ReadWriteLock接口
    • ReentrantReadWriteLock读写锁
    • LockSupport阻塞原语
    • Condition条件
    • 三个抽象类:
      • AbstractOwnableSynchronizer
      • AbstractQueuedSynchronizer
      • AbstractQueuedLongSynchronizer
    • 其余包括CountDownLatch, CyclicBarrier和Semaphore是通过AQS实现的

Lock

  • JUC包中的Lock接口支持语义不同的锁
  • 语义不同是指锁可以有公平机制的锁,非公平机制的锁,可重入的锁等
  • 公平机制的锁:
    • 不同线程获取锁的机制是公平的
  • 非公平机制的锁:
    • 不同线程获取锁的机制是非公平的
  • 可重入的锁:
    • 一个锁可以被一个线程多次获取

ReentrantLock

  • ReentrantLock是一个独占锁,同一个时间点只能被一个线程获取到
  • ReentrantLock锁包括公平的ReentrantLock和非公平的ReentrantLock:
    • 公平的ReentrantLock: 不同线程获取锁的机制是公平的
    • 非公平的ReentrantLock: 不同的线程获取锁的机制是非公平的
  • ReentrantLock是一个可重入的锁
  • ReentrantLock的UML图: 在这里插入图片描述
  • ReentrantLock实现了Lock接口
  • ReentrantLock中有一个Sync类型的成员变量sync
  • Sync是一个抽象类,继承自AQS类
  • ReentrantLock中有公平锁类FairSync和非公平锁类NonfairSync. 都是Sync的子类
  • ReentrantLock默认是非公平锁

ReentrantReadWriteLock

  • ReentrantReadWriteLock是读写锁接口ReadWriteLock的实现类,包括子类ReadLock和WriteLock
    • ReadLock是共享锁
    • WriteLock是独占锁
  • ReentrantReadWriteLock的UML图: 在这里插入图片描述
  • ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口
  • ReentrantReadWriteLock中包含Sync对象,读锁ReadLock和写锁WriteLock. 读锁ReadLock和写锁WriteLock都实现了Lock接口
  • ReentrantReadAndWriteLock中包含一个Sync类型的成员变量sync.Sync是一个抽象类,继承自AQS.Sync中也包含公平所FairSync和非公平锁NonfairSync

ReadWriteLock

  • ReadWriteLock接口定义了读取者共享而写入者独占的锁
  • JUC包中的ReentrantReadWriteLock实现类该接口
  • 可以自定义ReadWriteLock锁的实现

LockSupport

  • LockSupport提供了创建锁和其余同步类的基本线程阻塞原语
  • LockSupport的功能类似于线程Thread中的Thread.suspend() 和Thread.resume()
  • LockSupport中有park() 和unpark() 方法分别是阻塞进程和解除阻塞进程,但是不会遇到死锁的情况

Condition

  • Condition需要和Lock联合使用.作用是用来代替Object监视器方法,可以通过await() 来休眠和signal() 来唤醒线程
  • Condition接口中定义了与锁相关联的条件变量.这些变量的用法类似于Object访问的隐式监视器,但是功能更加强大
  • 一个Lock接口可能于多个Condition对象相关联

AbstractQueuedSynchronizer

  • AbstractQueuedSynchronizer就是AQS类
  • 用来定义锁以及依赖于排队阻塞进程的其余的同步器
  • ReentrantLock, ReentrantReadWriteLock, CountDownLatch, CyclicBarrier和Semaphore类都是基于AQS类实现的

AbstractQueuedLongSynchronizer

  • AbstractQueuedLongSynchronizer类功能和AbstractQueuedSynchronizer类似
  • AbstractQueuedLongSynchronizer提供了对64位的支持

AbstractOwnableSynchronizer

  • AbstractOwnableSynchronizer类用于记录当前保持独占的同步线程
  • AbstractQueuedSynchronizer和AbstractQueuedLongSynchronizer都实现自AbstractOwnableSynchronizer类

CountDownLatch

  • CountDownLatch是一个同步辅助类,在完成一组正在其余线程中执行的操作之前,允许一个或者多个线程一直等待
  • CountDownLatch的UML图: 在这里插入图片描述
  • CountDownLatch中包含了Sync类型的sync对象 .CountDownLatch是Sync的一个实例,继承自AQS

CyclicBarrier

  • CyclicBarrier是一个同步辅助类,允许一组线程相互等待,直到到达某个公共屏障点common barrier point
  • 因为barrier在释放等待线程后可以重用,所以称作循环barrier 在这里插入图片描述
  • CyclicBarrier包含ReentrantLock类型的lock和Condition类型的trip. 是通过独占锁实现的
  • CyclicBarrier和CountDownLatch的区别:
    • CyclicBarrier则是允许N个线程相互等待 ; CountDownLatch的作用是允许1个或者N个线程等待其余线程完成执行
    • CyclicBarrier的计数器可以被重置后使用,因此称作可循环的barrier; CountDownLatch的计数器无法被重置

Semaphore

  • Semaphore是一个计数信号量,本质是一个共享锁
  • 信号量中维护一个信号量许可集:
    • 线程可以通过调用acquire() 来获取信号量的许可
    • 当信号量中有可用的许可时,线程可以获取该许可; 否则线程必须等待,直到有可用的许可为止
    • 线程可以通过调用release() 来释放所持有的信号量许可
  • Semaphore的UML图: 在这里插入图片描述
  • Semaphore包含Sync类型的sync对象
  • Sync继承自AQS抽象类,包括公平信号量FairSync和非公平信号量NonfairSync
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