锁框架 - litter-fish/ReadSource GitHub Wiki

根据锁添加到Java中的时间，Java中的锁可以分为同步锁和JUC包中的锁。

同步锁：即通过synchronized关键字来进行同步，实现对竞争资源的互斥访问的锁。Java 1.0版本中就已经支持同步锁了。同步锁的原理是，对于每一个对象有且仅有一个同步锁；不同的线程能共同访问该同步锁。但是在同一个时间点该同步锁能且只能被一个线程获取到。获取到同步锁的线程就能进行CPU调度，从而在CPU上执行；而没有获取到同步锁的线程必须进行等待，直到获取到同步锁之后才能继续运行。这即是多线程通过同步锁进行同步的原理。
JUC包中的锁：相比同步锁，JUC包中的锁的功能更加强大，它为锁提供了一个框架，该框架允许更灵活地使用锁，只是它的用法更难罢了。JUC包中的锁包括：Lock接口，ReadWriteLock接口，LockSupport阻塞原语，Condition条件，AbstractOwnableSynchronizer / AbstractQueuedSynchronizer / AbstractQueuedLongSynchronizer三个抽象类，ReentrantLock重入锁，ReentrantReadWriteLock读写锁。由于CountDownLatch，CyclicBarrier和Semaphore也是通过AQS来实现的；

锁的框架图

Lock接口 JUC包中的Lock接口支持那些语义不同（重入、公平等）的锁规则。所谓语义不同，是指锁可是有公平机制的锁、非公平机制的锁、可重入的锁等等。公平机制是指不同线程获取锁的机制是公平的，而非公平机制则是指不同线程获取锁的机制是非公平的，可重入的锁是指同一个锁能够被一个线程多次获取。 Lock接口有以下重要的方法：

public interface Lock {
    // 获取锁，如果不能获取，那么当前线程将不能被线程调度处理（即阻塞），直到获取到锁
    void lock();
    // 获取锁，可被中断
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
    // 尝试获取锁
    boolean tryLock();
    // 尝试获取锁，time为超时时间，第二个参数为第一个参数的单位
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    // 释放锁
    void unlock();
    // 获取当前锁实例的状态
    Condition newCondition();
}

ReentrantLock ReentrantLock是独占锁。所谓独占锁，是指只能被独自占领，即同一个时间点只能被一个线程锁获取到的锁。ReentrantLock锁包括公平的ReentrantLock和非公平的ReentrantLock。公平的ReentrantLock是指不同线程获取锁的机制是公平的，而非公平的ReentrantLock则是指不同线程获取锁的机制是非公平的，ReentrantLock是可重入的锁。 ReentrantLock的UML类图如下：

ReentrantLock实现了Lock接口。ReentrantLock中有一个成员变量sync，sync是Sync类型；
Sync是一个抽象类，而且它继承于AQS。
ReentrantLock中有公平锁类FairSync和非公平锁类NonfairSync，它们都是Sync的子类。ReentrantReadWriteLock中sync对象，是FairSync与NonfairSync中的一种，这也意味着ReentrantLock是公平锁或非公平锁中的一种，ReentrantLock默认是非公平锁。

ReentrantReadWriteLock ReentrantReadWriteLock是读写锁接口ReadWriteLock的实现类，它包括子类ReadLock和WriteLock。ReadLock是共享锁，而WriteLock是独占锁。 ReentrantReadWriteLock的UML类图如下：

ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。
ReentrantReadWriteLock中包含sync对象，读锁readLock和写锁writeLock。
读锁ReadLock和写锁WriteLock都实现了Lock接口。和ReentrantLock一样，sync是Sync类型；而且，Sync也是一个继承于AQS的抽象类。Sync也包括公平锁FairSync和非公平锁NonfairSync。

Condition Condition需要和Lock联合使用，它的作用是代替Object监视器方法，可以通过await()、signal()来休眠或唤醒线程。Condition接口描述了可能会与锁有关联的条件变量。这些变量在用法上与使用Object.wait()访问的隐式监视器类似，但提供了更强大的功能。需要特别指出的是，单个Lock可能与多个Condition对象关联。为了避免兼容性问题，Condition方法的名称与对应的Object版本中的不同。

LockSupport LockSupport提供创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。LockSupport的功能和Thread中的Thread.suspend()和Thread.resume()有点类似，LockSupport中的park()和unpark()的作用分别是阻塞线程和解除阻塞线程。但是park()和unpark()不会遇到Thread.suspend和Thread.resume所可能引发的死锁问题。

CountDownLatch CountDownLatch是一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。 CountDownLatch的UML类图如下： CountDownLatch包含了sync对象，sync是Sync类型。CountDownLatch的Sync是实例类，它继承于AQS。

CyclicBarrier Semaphore是一个计数信号量，它的本质是一个共享锁。信号量维护了一个信号量许可集。线程可以通过调用acquire()来获取信号量的许可；当信号量中有可用的许可时，线程能获取该许可；否则线程必须等待，直到有可用的许可为止。线程可以通过release()来释放它所持有的信号量许可。 Semaphore的UML类图如下：

和ReentrantLock一样，Semaphore包含了sync对象，sync是Sync类型；而且，Sync也是一个继承于AQS的抽象类。Sync也包括公平信号量FairSync和非公平信号量NonfairSync。