提纲：

🔥基础八股知识

  • 原理

    • 获取及释放

    • AQS 结构

  • ReentrantLock

    • tryAcquire

    • acquireQueue

    • tryRelease

    • 与 Sychronized 比较

  • ReentrantReadWriteLock

    • 写锁 tryAcquire

    • 读锁 tryAcquire

    • tryAcquireShared

  • Semaphore

    • 信号量锁

🎈面试八股真题

  • 1、Java中synchronized 和 ReentrantLock 有什么不同

  • 2、什么是线程安全

  • 3、说一说自己对于 synchronized 关键字的了解

  • 4、说说自己是怎么使用 synchronized 关键字

  • 5、锁的优化机制了解吗

  • 6、产生死锁的四个必要条件

  • 7、如何避免死锁

一、Lock

1. 原理

  • Lock 锁都是使用 AQS 同步器来实现锁，通过重写 tryAcquire 方法获取锁，通过 tryRelease 方法释放锁

  • AQS 结构

    • 1、ExclusiveOwner：表示当前持有锁的线程

    • 2、state：一个 volatile int 整形，用来表示锁的添加情况，不同的锁有不同的实现，例如 ReentrantReadWriteLock 通过将 32 的 int 分为高 16 位与低 16 位分别表示读写锁的使用情况

    • 3、AcquireQueue：等待队列，是一个双向的链表，当一个被阻塞的线程加入时，会将其前驱节点标记为 -1，表示在锁释放时，需要唤醒后继节点，利用双向链表的性质可以实现公平锁，ReentrantReadWriteLock 通过对链表添加 share/exclusive 属性来实现读写锁特性

    • 4、Condition：可以通过 AQS 获取多个 Condition 对象，每一个 Condition 对象本质上就是一个等待队列，线程调用哪一个 Condition 的 await 方法，就将线程放入哪一个等待队列，同样的在唤醒时，调用哪个 Condition 的 signal 方法，就唤醒对应的线程

2.ReentrantLock

  • tryAcquire

    • 1、当一个线程尝试获取锁，会先判断 state 是否为 0，若为 0，进行加锁，若不为 0，判断 ExclusiveOwner 是否是自己，若是自己，则发生锁重入，加锁

    • 2、加锁时，使用 CAS 的方式为 state 变量加 1，若成功，则成功获取锁/锁重入，若失败，则获取锁失败

    • 3、线程获取锁失败，会进入 acquireQueue 方法

  • acquireQueue

    • 1、在 acquireQueue 方法中，线程会在一个死循环中不断尝试获取锁，只有在成功获取锁后才会退出循环

    • 2、在循环中，获取锁失败后，会使用 shouldParkAfterFail 方法，调用 unsafe 的park 方法阻塞线程

    • 3、若在 park 的过程中被 interrupt 打断，若调用的是 lock 获取锁，是不可打断锁逻辑，线程在被打断后会重新回到 while 循环中，继续尝试获取锁，并且会将打断标记重置，保证线程可以继续被 park；若调用的是 lockInterruptbly，则是可打断逻辑，调用的 acuireInterruptibly等待队列方法，在被打断后，通过直接抛出 InterruptException 异常的方式来终止等待

  • tryRelease

    • 1、因为支持可重入锁，必须释放到 state 等于 0 才算完全释放

    • 2、释放时，会将 ExclusiveOwner 重置为 null，并唤醒 EntryList 等待队列，EntryList 等待队列中所有的标记为 -1 的节点被唤醒后都会去唤醒其后继节点，被唤醒的节点会继续进入 acquireQueue方法获取锁

    • 3、若实现公平锁，则线程在被唤醒时，会检查其是否存在前驱节点，若存在则继续阻塞与 Sychronized 比较：可打断/可重入/可公平/多 Condition 等待条件

3.ReentrantReadWriteLock

  • 写锁 tryAcquire

    • 1、检查 state 是否为 0，若为 0，添加写锁

    • 2、若不为 0，检查写锁部分是否为 0，若写锁部分为 0，表示当前有线程占用读锁，获取锁失败

      • # 因此在线程持有读锁的情况下不能获取写锁，必须先释放读锁再获取写锁，否则相当于产生了一个死锁条件

    • 3、若写锁部分不为 0，表示当前正被添加写锁，若 ExclusiveOwner 指向自己，则是写锁重入，添加写锁

    • 4、同样使用 CAS 的方式添加锁，若失败则获取锁失败

    • 5、获取锁失败执行 acuireQueue 方法，原理与 ReentrantLock 原理一致

  • 读锁 tryAcquire

    • 1、仅判断 state 写锁部分是否为 0，只要为 0 就尝试获取锁

    • 2、获取锁失败进入等待队列 tryAcquireShared 方法