Java面试03|并发及锁

1、synchronized与Lock的区别

使用synchronized这个关键字实现的同步块有一些缺点：

（1）锁只有一种类型

（2）线程得到锁或者阻塞

（3）Lock是在Java语言层面基于CAS自旋方式来实现锁的，在并发条件下，其性能要相对比synchronized好一些。

为了解决如上的各种问题，后来又提出了一种更为复杂的锁 - 线程锁。线程锁可以在几个方面进行提升：

（1）添加不同类型的锁，如读取锁和写入锁（主要实现类为ReentrantReadWriteLock类）

（2）对锁的阻塞没有限制，即可以在一个方法中上锁，在另外一个方法中解锁。

由于Semaphore不会将许可与特定的线程关联起来，因此在一个线程中获得的许可可以在另外一个线程中释放。

（3）如果线程得不到锁，比如锁由另外一个线程持有，就允许该线程后退或继续执行，或者做其他事情。如使用tryLock()与tryLock(long,TimeUnit)。当发现尝试加锁无法加上，可以先释放对其他对象已经成功添加的锁，过一会儿再尝试，这样可以一定程度上避免死锁。

（4）允许线程尝试取锁，并可以在超过等待时间后放弃。

ReentrantLock实现了Lock接口，并提供了与synchronized相同的互斥性和内存可见性。在获取/退出ReentrantLock时，有着与进入/退出同步代码块相同的内存语义。同时也提供可重入的加锁语义。

ReentrantLock相比synchronized增加了一些高级功能，主要有3项：

（1）等待可中断

（2）可实现公平锁（synchronized实现的是非公平锁）

（3）锁可以绑定多个条件（一个ReentrantLock可以同时绑定多个Condition对象

ReentrantLock获取锁定与三种方式：
a) lock(), 如果获取了锁立即返回，如果别的线程持有锁，当前线程则一直处于休眠状态，直到获取锁

b) tryLock(),如果获取了锁立即返回true，如果别的线程正持有锁，立即返回false

c) tryLock(long timeout,TimeUnit unit) 如果获取了锁定立即返回true，如果别的线程正持有锁，会等待参数给定的时间，在等待的过程中，如果获取了锁定，就返回true，如果等待超时，返回false

d) lockInterruptibly:如果获取了锁定立即返回，如果没有获取锁定，当前线程处于休眠状态，直到或者锁定，或者当前线程被别的线程中断

2、Lock机制的实现

Lock的实现其内部有个AQS机制。AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是java中管理“锁”的抽象类，锁的许多公共方法都是在这个类中实现。AQS是独占锁(例如ReentrantLock)和共享锁(例如Semaphore)的公共父类。

队列是AQS中“等待锁”的线程队列。在多线程中，为了保护竞争资源不被多个线程同时操作而起来错误，我们常常需要通过锁来保护这些资源。在独占锁中，竞争资源在一个时间点只能被一个线程锁访问；而其它线程则需要等待。队列就是管理这些“等待锁”的线程的队列。

队列是一个非阻塞的 FIFO 队列。也就是说往里面插入或移除一个节点的时候，在并发条件下不会阻塞，而是通过自旋锁和 CAS 保证节点插入和移除的原子性。

举个例子，如独占锁ReentrantLock。ReentrantLock分为“公平锁”和“非公平锁”。它们的区别体现在获取锁的机制上是否公平。ReentrantLock是通过一个FIFO的等待队列来管理获取该锁所有线程的。

（1）在“公平锁”的机制下，线程依次排队获取锁；

（2）“非公平锁”在锁是可获取状态时，不管自己是不是在队列的开头都会获取锁。

参考文章：

（1）http://tech.meituan.com/distributed-system-mutually-exclusive-idempotence-cerberus-gtis.html

3、源码剖析AQS在几个同步工具类中的使用

详细查看这篇文章：http://ifeve.com/abstractqueuedsynchronizer-use/#more-18899