锁作为并发共享数据，保证一致性的工具，在java平台有多种实现(如 synchronized 和 ReentrantLock等等 ) 。java平台下的锁如下所示：
1、自旋锁2、自旋锁的其他种类3、阻塞锁4、可重入锁5、读写锁6、互斥锁7、悲观锁8、乐观锁9、公平锁10、非公平锁11、偏向锁12、对象锁13、线程锁14、锁粗化15、轻量级锁16、锁消除17、锁膨胀18、信号量
自旋锁是采用让当前线程不停地的在循环体内执行实现的，当循环的条件被其他线程改变时 才能进入临界区。如下
public class SpinLock { PRivate AtomicReference<Thread> sign =new AtomicReference<>(); public void lock(){ Thread current = Thread.currentThread(); while(!sign .compareAndSet(null, current)){ } } public void unlock (){ Thread current = Thread.currentThread(); sign .compareAndSet(current, null); }}使用了CAS原子操作，lock函数将owner设置为当前线程，并且预测原来的值为空。unlock函数将owner设置为null，并且预测值为当前线程。
当有第二个线程调用lock操作时由于owner值不为空，导致循环一直被执行，直至第一个线程调用unlock函数将owner设置为null，第二个线程才能进入临界区。
由于自旋锁只是将当前线程不停地执行循环体，不进行线程状态的改变，所以响应速度更快。但当线程数不停增加时，性能下降明显，因为每个线程都需要执行，占用CPU时间。如果线程竞争不激烈，并且保持锁的时间段。适合使用自旋锁。
注：该例子为非公平锁，获得锁的先后顺序，不会按照进入lock的先后顺序进行。
2.自旋锁的其他种类
在自旋锁中 另有三种常见的锁形式:TicketLock ，CLHlock 和MCSlock
Ticket锁主要解决的是访问顺序的问题，主要的问题是在多核cpu上
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class TicketLock { private AtomicInteger serviceNum = new AtomicInteger(); private AtomicInteger ticketNum = new AtomicInteger(); private static final ThreadLocal<Integer> LOCAL= new ThreadLocal<Integer>(); public void lock() { int myticket = ticketNum.getAndIncrement(); LOCAL.set(myticket); while (myticket != serviceNum.get()) { } } public void unlock() { int myticket = LOCAL.get(); serviceNum.compareAndSet(myticket, myticket + 1); }}每次都要查询一个serviceNum 服务号，影响性能（必须要到主内存读取，并阻止其他cpu修改）。CLHLock 和MCSLock 则是两种类型相似的公平锁，采用链表的形式进行排序，
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;public class CLHLock { public static class CLHNode { private volatile boolean isLocked = true; } @SuppressWarnings("unused") private volatile CLHNode tail; private static final ThreadLocal<CLHNode> LOCAL = new ThreadLocal<CLHNode>(); private static final AtomicReferenceFieldUpdater<CLHLock, CLHNode> UPDATER = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(CLHLock.class,CLHNode.class, "tail"); public void lock() { CLHNode node = new CLHNode(); LOCAL.set(node); CLHNode preNode = UPDATER.getAndSet(this, node); if (preNode != null) { while (preNode.isLocked) { } preNode = null; LOCAL.set(node); } } public void unlock() { CLHNode node = LOCAL.get(); if (!UPDATER.compareAndSet(this, node, null)) { node.isLocked = false; } node = null; }}CLHlock是不停的查询前驱变量， 导致不适合在NUMA 架构下使用（在这种结构下，每个线程分布在不同的物理内存区域）
MCSLock则是对本地变量的节点进行循环。不存在CLHlock 的问题。
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;public class MCSLock { public static class MCSNode { volatile MCSNode next; volatile boolean isLocked = true; }private static final ThreadLocal<MCSNode> NODE = new ThreadLocal<MCSNode>(); @SuppressWarnings("unused") private volatile MCSNode queue; private static final AtomicReferenceFieldUpdater<MCSLock, MCSNode> UPDATER = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(MCSLock.class, MCSNode.class, "queue"); public void lock() { MCSNode currentNode = new MCSNode(); NODE.set(currentNode); MCSNode preNode = UPDATER.getAndSet(this, currentNode); if (preNode != null) { preNode.next = currentNode; while (currentNode.isLocked) { } } } public void unlock() { MCSNode currentNode = NODE.get(); if (currentNode.next == null) { if (UPDATER.compareAndSet(this, currentNode, null)) { } else { while (currentNode.next == null) { } } } else { currentNode.next.isLocked = false; currentNode.next = null; } }}从代码上 看，CLH 要比 MCS 更简单，
CLH 的队列是隐式的队列，没有真实的后继结点属性。
MCS 的队列是显式的队列，有真实的后继结点属性。
JUC ReentrantLock 默认内部使用的锁 即是 CLH锁（有很多改进的地方，将自旋锁换成了阻塞锁等等）。
三、阻塞锁：
阻塞锁，与自旋锁不同，改变了线程的运行状态。在JAVA环境中，线程Thread有如下几个状态：
1，新建状态
2，就绪状态
3，运行状态
4，阻塞状态
5，死亡状态
阻塞锁，可以说是让线程进入阻塞状态进行等待，当获得相应的信号（唤醒，时间） 时，才可以进入线程的准备就绪状态，准备就绪状态的所有线程，通过竞争，进入运行状态。JAVA中，能够进入/退出、阻塞状态或包含阻塞锁的方法有 ，synchronized 关键字（其中的重量锁），ReentrantLock，Object.wait()/notify(),LockSupport.park()/unpart()(j.u.c经常使用)
下面是一个JAVA 阻塞锁实例
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;import java.util.concurrent.locks.LockSupport;public class CLHLock1 { public static class CLHNode { private volatile Thread isLocked; } @SuppressWarnings("unused") private volatile CLHNode tail; private static final ThreadLocal<CLHNode> LOCAL = new ThreadLocal<CLHNode>(); private static final AtomicReferenceFieldUpdater<CLHLock1, CLHNode> UPDATER = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(CLHLock1.class,CLHNode.class, "tail"); public void lock() { CLHNode node = new CLHNode(); LOCAL.set(node); CLHNode preNode = UPDATER.getAndSet(this, node); if (preNode != null) { preNode.isLocked = Thread.currentThread(); LockSupport.park(this); preNode = null; LOCAL.set(node); } } public void unlock() { CLHNode node = LOCAL.get(); if (!UPDATER.compareAndSet(this, node, null)) { System.out.println("unlock/t" + node.isLocked.getName()); LockSupport.unpark(node.isLocked); } node = null; }}在这里我们使用了LockSupport.unpark()的阻塞锁。 该例子是将CLH锁修改而成。
阻塞锁的优势在于，阻塞的线程不会占用cpu时间， 不会导致 CPu占用率过高，但进入时间以及恢复时间都要比自旋锁略慢。
在竞争激烈的情况下 阻塞锁的性能要明显高于 自旋锁。
理想的情况则是; 在线程竞争不激烈的情况下，使用自旋锁，竞争激烈的情况下使用，阻塞锁。
本文里面讲的是广义上的可重入锁，而不是单指JAVA下的ReentrantLock。
可重入锁，也叫做递归锁，指的是同一线程 外层函数获得锁之后 ，内层递归函数仍然有获取该锁的代码，但不受影响。在JAVA环境下 ReentrantLock 和synchronized 都是 可重入锁
下面是使用实例
public class Test implements Runnable{ public synchronized void get(){ System.out.println(Thread.currentThread().getId()); set(); } public synchronized void set(){ System.out.println(Thread.currentThread().getId()); } @Override public void run() { get(); } public static void main(String[] args) { Test ss=new Test(); new Thread(ss).start(); new Thread(ss).start(); new Thread(ss).start(); }} |
public class Test implements Runnable { ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); public void get() { lock.lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getId()); set(); lock.unlock(); } public void set() { lock.lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getId()); lock.unlock(); } @Override public void run() { get(); } public static void main(String[] args) { Test ss = new Test(); new Thread(ss).start(); new Thread(ss).start(); new Thread(ss).start(); }}public class SpinLock {private AtomicReference<Thread> owner =new AtomicReference<>(); public void lock(){ Thread current = Thread.currentThread(); while(!owner.compareAndSet(null, current)){ } } public void unlock (){ Thread current = Thread.currentThread(); owner.compareAndSet(current, null); }}对于自旋锁来说，1、若有同一线程两调用lock() ，会导致第二次调用lock位置进行自旋，产生了死锁说明这个锁并不是可重入的。（在lock函数内，应验证线程是否为已经获得锁的线程）2、若1问题已经解决，当unlock（）第一次调用时，就已经将锁释放了。实际上不应释放锁。（采用计数次进行统计）修改之后，如下：public class SpinLock1 { private AtomicReference<Thread> owner =new AtomicReference<>(); private int count =0; public void lock(){ Thread current = Thread.currentThread(); if(current==owner.get()) { count++; return ; } while(!owner.compareAndSet(null, current)){ }}public void unlock (){ Thread current = Thread.currentThread(); if(current==owner.get()){ if(count!=0){ count--; }else{ owner.compareAndSet(current, null); } }}该自旋锁即为可重入锁。
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