并发包（JUC）之Lock和AQS
1、Lock接口的实现——并发包锁
（1）ReentrantLock
重入锁，重入锁指线程在获得锁之后，当该线程再次请求获得该锁不需要阻塞，而是可以直接获得锁，同时计数器增加重入次数。不同线程还是会阻塞的。
（2）ReentrantReadWriteLock
重入读写锁，实现了ReadWriteLock接口，它维护两个锁，一个ReadLock，一个WriteLock，这两个都实现了Lock。基本原则是：读和读不互斥，读和写互斥，写和写互斥。适合读多写少的场景。
（3）StampedLock
jdk1.8引入的新的锁机制，可以认为是对ReentrantReadWriteLock的改进版本。解决大量的读线程存在，可能会引起写线程的饥饿的问题。stampedLock是一种乐观的读策略，使得乐观锁完全不会阻塞写线程。
2、ReentrantLock的实现原理
重入锁的设计目的：比如调用demo方法获得了当前的对象锁，然后在这个方法中再去调用 demo2，demo2中的存在同一个实例锁，这个时候当前线程会因为无法获得 demo2的对象锁而阻塞，就会产生死锁。重入锁的设计目的是避免线程的死锁。
关系图：
（1）AQS
全称 AbstractQueuedSynchronizer，是实现Lock的核心组件。从功能层面分为两种：独占和共享。
* 独占锁，ReentrantLock就是以独占方式实现的互斥锁。
* 共享锁，如ReentrantReadWriteLock。
AQS内部实现：AQS队列内部维护了一个FIFO的双向链表，双向链表可以从任意一个节点访问很方便地访问前驱和后继节点（非公平锁很好地利用了这一点特性），每个节点（Node）由线程和等待状态封装而成，当线程争抢锁失败，会被封装成Node添加到链表末端。
Node节点：
static final class Node {
static final Node SHARED = new Node();
static final Node EXCLUSIVE = null;
static final int CANCELLED = 1;
static final int SIGNAL = -1;
static final int CONDITION = -2;
static final int PROPAGATE = -3;
volatile int waitStatus;
volatile Node prev; //前驱节点
volatile Node next; //后继节点
volatile Thread thread;//当前线程
Node nextWaiter; //存储在condition队列中的后继节点
//是否为共享锁
final boolean isShared() {
return nextWaiter == SHARED;
}
final Node predecessor() throws NullPointerException {
Node p = prev;
if (p == null)
throw new NullPointerException();
else
return p;
}
Node() { // Used to establish initial head or SHARED marker
}
//将线程构造成一个Node，添加到等待队列
Node(Thread thread, Node mode) { // Used by addWaiter
this.nextWaiter = mode;
this.thread = thread;
}
//这个方法会在Condition队列使用，后续单独写一篇文章分析condition
Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition
this.waitStatus = waitStatus;
this.thread = thread;
}
}
（2）结合AQS看ReentrantLock实现原理
假设ThreadA、B、C三个线程同时访问一个同步块：
如果ThreadA通过CAS获得了锁，此时state=1，exclusiveOwnerThread=ThreadA。ThreadB和ThreadC会被封装成Node节点，形成双向链表。
（3）公平锁和非公平锁（默认）
FairSync在尝试获取锁时，多了一个hasQueuePredecessors判断，也就是如果当前线程（Node）有前置节点，则不会进行CAS去竞争锁，NonFairSync则不会做这个检查，直接通过CAS去竞争锁。
（4）ReentrantLock偏向锁的巧妙实现
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
nonfairTryAcquire方法是lock方法间接调用的第一个方法，每次请求锁时都会首先调用该方法。该方法会首先判断当前状态，如果c==0说明没有线程正在竞争该锁，如果c !=0 说明有线程正拥有了该锁，但如果发现是自己拥有该锁的话，只是简单地++acquires，并修改status值，但因为没有竞争，所以通过setStatus修改，而非CAS，也就是说这段代码实现了偏向锁的功能。
（5）ReentrantLock和synchronized区别
• ReentrantLock 会通过多次CAS尝试获取锁，这降低了线程上下文切换的概率，一定程度提高了性能；而 synchronized 一旦升级为重量级锁，只要申请锁失败就会就会进入队列中阻塞。
• ReentrantLock 功能更多，比如对于读多写少的场景，可以使用读写锁，性能要高很多。
• ReentrantLock 可以被中断，但是 synchronized 不能被中断。
• ReentrantLock 可以通过 tryLock(timeout) 来设置线程等待时长。
• ReentrantLock 有公平锁和非公平锁，synchronized 只有非公平锁。
3、Synchronized与ReentrantLock实现原理有何不同？
锁的实现原理基本是为了达到一个目的：让所有的线程都能看到某种标记。Synchronized通过在对象头中设置标记实现了这一目的，是一种JVM原生的锁实现方式，而ReentrantLock以及所有的基于Lock接口的实现类，都是通过用一个volitile修饰的int型变量，以此来保证每个线程都能拥有对该int变量的可见性和原子修改，其本质是基于AQS框架。
public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = 7373984872572414699L;
/** Synchronizer providing all implementation mechanics */
private final Sync sync;
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer
public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
extends AbstractOwnableSynchronizer
implements java.io.Serializable {
static final class Node {
private volatile int state;
}
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分析ReentrantLock原理：https://mp.weixin.qq.com/s/3tqBo47GtG3ljdrig2b8AA
