深入了解JAVA中锁的重要性

并发编程时首先考虑的是线程安全问题，线程安全，指的是多线程访问下，某个函数被多个线程调用多次，都能够正确处理各个线程的局部变量，并且计算结果正确。

解决线程安全问题，一般有三种方式：

使用 ThreadLocal 避免线程共享变量

使用 synchronized 和 lock 进行同步控制

使用原子类声明变量

锁用来做同步控制，可以控制多个线程访问共享资源的顺序，Java 中内置的锁 synchronized 一直饱受争议，虽然在 JDK1.6 之后有所优化，但是基于隐式的获取锁和释放锁操作，一定程度上减少了获取锁和释放锁的可操作性和灵活性。

Java 中的 Lock 锁是基于队列同步器 AQS (AbstractQueuedSynchronized) 实现的，AQS 是构建 ReentrantLock、Semaphore、ReentrantReadWriteLock、CountDownLatch 和 FutureTask 的基础框架。

队列同步器是用来做同步控制的，需要最基本的需要两点功能：

同步状态的获取

同步状态的释放

AQS 提供了那些方法对同步状态进行管理呢？

getState()：返回同步状态的当前值；

setState(int newState)：设置当前同步状态；

compareAndSetState(int expect, int update)：使用 CAS 设置当前状态，该方法能够保证状态设置的原子性；

tryAcquire(int arg)：独占式获取同步状态，获取同步状态成功后，其他线程需要等待该线程释放同步状态才能获取同步状态；

tryRelease(int arg)：独占式释放同步状态；

tryAcquireShared(int arg)：共享式获取同步状态，返回值大于等于 0 则表示获取成功，否则获取失败；

tryReleaseShared(int arg)：共享式释放同步状态；

isHeldExclusively()：当前同步器是否在独占式模式下被线程占用，一般该方法表示是否被当前线程所独占；

acquire(int arg)：独占式获取同步状态，如果当前线程获取同步状态成功，则由该方法返回，否则，将会进入同步队列等待，该方法将会调用可重写的 tryAcquire(int arg) 方法；

acquireInterruptibly(int arg)：与 acquire(int arg) 相同，但是该方法响应中断，当前线程为获取到同步状态而进入到同步队列中，如果当前线程被中断，则该方法会抛出 InterruptedException 异常并返回；

tryAcquireNanos(int arg,long nanos)：超时获取同步状态，如果当前线程在 nanos 时间内没有获取到同步状态，那么将会返回 false，已经获取则返回 true；

acquireShared(int arg)：共享式获取同步状态，如果当前线程未获取到同步状态，将会进入同步队列等待，与独占式的主要区别是在同一时刻可以有多个线程获取到同步状态；

acquireSharedInterruptibly(int arg)：共享式获取同步状态，响应中断；

tryAcquireSharedNanos(int arg, long nanosTimeout)：共享式获取同步状态，增加超时限制；

release(int arg)：独占式释放同步状态，该方法会在释放同步状态之后，将同步队列中第一个节点包含的线程唤醒；

releaseShared(int arg)：共享式释放同步状态。

AQS 是怎么实现的呢？

队列同步器依赖一个 FIFO 双向队列来完成同步状态的管理。

CLH 队列同步器结构如下：

当前线程获取同步状态失败时，将当前线程和等待状态信息构成一个节点 (Node)并将其加入同步队列，同时阻塞当前线程。

当同步状态释放时，会唤醒下一个节点，并设置成首节点，使其再去获取同步状态。

Node 节点有哪些属性？

static final class Node {

/** Marker to indicate a node is waiting in shared mode */

static final Node SHARED = new Node();

/** Marker to indicate a node is waiting in exclusive mode */

static final Node EXCLUSIVE = null;

/** 值为1，由于同步队列中等待的线程超时或者被中断，需要到同步队列中取消等待，节点进入该状态将不会变*/

static final int CANCELLED = 1;

/**后继节点的线程处于阻塞状态，而如果当前节点的线程如果释放同步状态或者被取消，通知后继节点，使得后继节点可以运行*/

static final int SIGNAL = -1;

/** 值为-2 节点在等待队列中，节点线程等待在Condition上，当其他线程对 Condition 调用了 signal() 方法后，该节点会从等待队列转移到同步队列中，进行同步状态的获取 */

static final int CONDITION = -2;

/**

表示下次共享状态的获取将会无跳转的传播下去

*/

static final int PROPAGATE = -3;

volatile int waitStatus;

volatile Node prev;

volatile Node next;

volatile Thread thread;

/** 等待队列中的后继节点*/

Node nextWaiter;

final boolean isShared() {

return nextWaiter == SHARED;

}

final Node predecessor() throws NullPointerException {

Node p = prev;

if (p == null)

throw new NullPointerException();

else

return p;

}

Node(Thread thread, Node mode) { // Used by addWaiter

this.nextWaiter = mode;

this.thread = thread;

}

Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition

this.waitStatus = waitStatus;

this.thread = thread;

}

}