Java面试题（7）- 线程安全

Java面试题（7）- 线程安全

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1 说说如何保证线程安全？

当多个线程访问某个方法时，不管通过怎样的调用方式或如何交替的执行，都能得到我们理想中的结果，可以说这个类是线程安全的。线程不安全就是不提供数据访问保护，有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据。

保障线程安全的方法有六种：

  • 使用线程安全的类：如ConcurrentHashMap、Vector、Java.util.concurrent.atomic包下的原子类 AtomicXXX等等。
  • 使用synchronized或者锁：采用同步控制的关键字或者类，比如synchronized、ReentrantLock、# ReentrantLock等等。
  • 采用不可变设计：如果在并发环境中不得不设计共享变量，则应该优先考虑共享变量是否只读，如果是只读场景就可以将变量设计位不可变的。具体来说，就是在变量前加final修饰符，使其不可被修改，如果变量是引用类型，则将其设计为不可变类型。
  • 使用并发工具类：java.util.concurrent包提供一些并发工具类：Semaphore，信号量，可以控制同事访问特定资源的线程数量；CountDownLatch，允许一个或多个线程等待其他线程完成操作；CyclicBarrier：让一组线程到达一个屏障时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会打开，所有被屏障拦截的线程才会继续进行。
  • 使用本地存储：考虑使用ThreadLocal存储变量，为每一个线程单独存一份数据，将需要并发访问的资源复制成多份。这样一来就可以避免多线程访问共享变量了。
  • 无状态设计：线程安全问题是由多线程并发修改共享变量引起的，如果在并发环境中没有设计共享变量，则自然就不会出现线程安全问题了。

2 如何实现一个线程安全的数据结构?

设计一个在多线程环境中使用的数据结构，通常基本API包括插入元素、删除元素、检索元素、检查元素是否存在。每个操作都必须考虑采用锁等机制保证单个API调用的原子性。

3 volatile关键字的作用是什么？

  • volatile的作用

（1）线程的可见性
一个线程修改的状态对另一个线程是可见的，也就是一个线程修改的结果，另一个线程马上就能看到。
当对非volatile变量进行读写的时候，每个线程先从主内存拷贝变量到CPU缓存中，如果计算机有多个CPU，每个线程可能在不同的CPU上被处理，这意味着每个线程可以拷贝到不同的CPU cache中。volatile变量不会被缓存在寄存器或者对其他处理器不可见的地方，保证了每次读写变量都从主内存中读，跳过CPU cache这一步。当一个线程修改了这个变量的值，新值对于其他线程是立即得知的。
（2）禁止指令重排序
代码在实际执行过程中，并不全是按照编写的顺序进行执行的，在保证单线程执行结果不变的情况下，编译器或者CPU可能会对指令进行重排序，以提高程序的执行效率。

double r = 2.1; //(1) 
double pi = 3.14;//(2) 
double area = pi*r*r;//(3)

以上代码语句的定义顺序为1->2->3，但是计算顺序1->2->3与2->1->3对结果并无影响，所以编译时和运行时可以根据需要对1、2语句进行重排序。我们再看看加了volatile的双重校验锁单例模式代码：

public class Singleton {
    public static volatile Singleton singleton;

    private Singleton() {};

    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

这里为什么要加上 volatile 修饰呢？先了解对象的创建过程，实例化一个对象分为三个步骤：A.分配内存空间；B.初始化对象；C.将内存空间的地址赋值给引用。由于编译器可以对指令进行重排序，上面的过程也可能变成如下过程：A.分配内存空间；B.将内存空间的地址赋值给引用；C.初始化对象。多线程环境下将一个未初始化对象的引用暴露出来，可能导致不可预料的结果。为了防止这个过程的重排序，需要将Singleton 变量修改为volatile类型。

volatile防止指令重排序是通过内存屏障来实现的。编译器在生成字节码文件时，会在指令序列中插入内存屏障来禁止特定类型的处理器重排序。内存屏障分为如下三种：
Store Barrier: Store屏障，是x86的”sfence“指令，强制所有在store屏障指令之前的store指令，都在该store屏障指令执行之前被执行。
Load Barrier: Load屏障，是x86上的”ifence“指令，强制所有在load屏障指令之后的load指令，都在该load屏障指令执行之后被执行
Full Barrier: Full屏障，是x86上的”mfence“指令，复合了load和save屏障的功能。

Java内存模型中volatile变量在写操作之后会插入一个store屏障，在读操作之前会插入一个load屏障，并且volatile修饰的变量的读写指令不能和其前后的任何指令重排序，其前后的指令可能会被重排序。一个类的final字段会在初始化后插入一个store屏障，来确保final字段在构造函数初始化完成并可被使用时可见。也正是JMM在volatile变量读写前后都插入了内存屏障指令，进而保证了指令的顺序执行。

  • volatile的问题

volatile不能完全保证原子性。 如果volatile修改的变量与以前的值相关，如n=n+1、n++等，volatile将失效。只有变量的值和自身上一个值无关时，对该变量的操作才是原子级别的，如 n = m + 1。

class TestVolatile {
    volatile int n;

    private void test1() {
        n++;
        n = n + 1;
    }

    private synchronized void test2() {
        n++;
        n = n + 1;
    }
}

上面的代码里面，test()方法不是原子操作。需要使用synchronized关键字变成原子操作，如test2()方法。

4 Java并发包提供了哪些并发类？

  • Atomic：AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference
    类提供多种方法，可以原子性地为参数取值、赋值、交换值（getAndSet）、比较并且设置值（CAS:compareAndSet）等。
  • Lock：ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock等，可重入的互斥锁，即同一线程可以多次获得该锁。
  • BlockingQueue：线程安全的阻塞队列，与普通队列(LinkedList或ArrayList)的最大不同点，在于阻塞队列提供了阻塞添加和阻塞删除的方法。常用的有ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、DelayQueue等。
  • BlockDeque：线程安全的双端阻塞队列，适用于生产者线程需要在两端生产 、消费者线程需要在两端消费的场景。
  • ConcurrnetMap：ConcurrentHashMap是ConcurrentMap的具体实现，线程安全的HashMap
  • CountDownLatch：允许一个或多个线程等待某些操作完成
  • CyclicBarrier： 一种辅助性的同步结构，允许多个线程等待到大某个屏障
  • ExecutorService：可以创建各种不同类型的线程池，调度任务运行等，绝大部分情况下，不再需要自己从头实现线程池和任务调度器
  • CopyOnWriteList：一个线程安全的 ArrayList，修改操作是在底层的一个复制的数组(快照)上进行的，即用了写时复制策略。
  • ThreadLocal：用于处理同一线程数据共享的操作类。目的减少参数传递，和不同线程之间的数据隔离

5 HashMap在多线程环境下使用需要注意什么，为什么？

HashMap底层的数据结构是数组+链表/红黑树，默认初始容量是16。当数组中的元素大于hashMap的初始容量乘以加载因子时（加载因子默认是0.75），HashMap就会进行扩容，容量变为原来的2倍，然后将原来的数据重新映射到新的桶里面，然后将原来的桶逐个置为null，使得引用失效。在hashMap进行扩容的时候容易发生HashMap线程不安全。

（1）在多线程的环境下，进行put()的时候会导致多线程的数据不一致。
例如有A、B两个线程，首先假设A获得CPU的执行权，A开始向HashMap中添加数据，先计算key的hash值，计算元素落到桶的索引坐标，然后获取到了桶里面的链表头结点，此时线程A的时间片用完了，线程B获得了cpu的执行权，线程B和线程A一样执行操作，只不过B成功的将元素添加到HashMap中了，此时线程A获得cpu执行权，假设A线程要插入的元素计算得到在桶中的索引和线程B插入元素的索引一样，线程B插入成功之后，线程A执行，此时线程A插入的数据会覆盖掉线程B插入的数据，这样线程B插入的记录就会凭空消失，造成了数据不一致。

（2）在多线程的环境下，执行get()元素的时候可能会因为扩容引起死循环
HashMap是采用链表解决Hash冲突，因为是链表结构，那么就容易形成闭合链路，这样在循环的时候只要有线程对这个HashMap进行get操作就会产生死循环。在单线程的情况下，只有一个线程对HashMap数据结构进行操作，是不可能产生闭合回路的，当put的时候，如果size>initialCapacity * loadFactor，那么这时候HashMap就会进行rehash操作，随之HashMap的结构就会发生翻天覆地的变化。很有可能两个线程就是在这个时候同时出发rehash操作，产生了闭合回路。

在多线程的环境下使用HashMap，考虑两种方法：
（1）使用ConcurrentHashMap
（2）使用Collections.synchonizedMap(Map<K,v> m)方法将HashMap变成一个线程安全的map。

6 ThreadLocal的作用与实现原理是什么？

ThreadLocal可以让线程拥有自己独享的变量，多个线程共享同一个ThreadLocal对象，但是每个线程都可以通过ThreadLocal的get方法获取或set方法设置属于该线程的变量副本，变量只属于该线程，并且其他线程无关。演示代码如下：

public class ThreadLocalId {

  private final static AtomicInteger nextId = new AtomicInteger(0);

  private final static ThreadLocal<Integer> threadId = new ThreadLocal<Integer>() {
    // 重写ThreadLocal中的方法，用于如果没有通过set设置值时，第1次通过get来获取值时会调用这个方法生成初始值，可以重写该方法来指定初始值生成规则
    @Override
    protected Integer initialValue() {
      return nextId.getAndIncrement();
    }
  };

  public static Integer get() {
    return threadId.get();
  }

  public static void main(String[] args) {
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
      new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
          int id = ThreadLocalId.get();
          System.out.println("thread:" + Thread.currentThread().getName() + ",threadId-->" + id);
          threadId.set(id);
          try {
            Thread.sleep(100);
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
          System.out.println("thread:" + Thread.currentThread().getName() + ",threadId-->" + threadId.get());
        }
      }).start();
    }
  }
}

输出结果：

thread:Thread-0,threadId-->0
thread:Thread-1,threadId-->1
thread:Thread-2,threadId-->2
thread:Thread-3,threadId-->3
thread:Thread-4,threadId-->4
thread:Thread-4,threadId-->4
thread:Thread-2,threadId-->2
thread:Thread-1,threadId-->1
thread:Thread-0,threadId-->0
thread:Thread-3,threadId-->3

以上代码开启5个线程，每个线程都调用同一个ThreadLocal对象threadId的get方法获取一个id值作为线程标识，并通过set方法保存到ThreadLocal中，然后再通过get方法来获取。每个线程虽然都是操作的同一个ThreadLocal对象，但是它们获取到的值并没有被其它线程覆盖，都是自己set进去的值。ThreadLocal通过提供线程本地变量，从而保证线程安全。

ThreadLocal内部是怎么保证对象是线程私有的呢？ThreadLocal包含两个最重要的方法set和get，先看看set方法的源码：

public void set(T value) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 获取线程的ThreadLocalMap，返回map
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
            map.set(this, value); else
            //map为空，创建
    createMap(t, value);
}
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals;
}
void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

当调用set方法时，其实是将数据写入threadLocals这个Map对象中，这个Map的key为ThreadLocal当前对象，value就是我们存入的值。而threadLocals本身能保存多个ThreadLocal对象，相当于一个ThreadLocal集合。与HashMap不同的是，ThreadLocalMap中的Entry是继承于WeakReference类的，保持了对 “键” 的弱引用和对 “值” 的强引用，看看类的源码：

static class ThreadLocalMap {
    static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
        /** The value associated with this ThreadLocal. */
        Object value;

        Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
    }

    //省略剩下的源码
    ....................
}

再看看get方法的源码：

public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
                        T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    //设置初识值到ThreadLocal中并返回
    return setInitialValue();
}
private T setInitialValue() {
    T value = initialValue();
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
                map.set(this, value); else
                createMap(t, value);
    return value;
}

get方法直接获取当前线程的ThreadLocalMap对象，如果该对象不为空就返回它的value值，否则就把初始值设置到ThreadLocal中并返回。

每个线程都维护着一个ThreadLocalMap的容器，可以保存多个ThreadLocal对象。调用ThreadLocal的set或get方法其实就是对当前线程的ThreadLocal变量操作，与其他线程是分开的，保证线程私有，也就不存在线程安全的问题了。该方案虽然能保证线程私有，但却会占用大量的内存，因为每个线程都维护着一个Map，当访问某个ThreadLocal变量后，线程会在自己的Map内维护该ThreadLocal变量与具体实现的映射，如果这些映射一直存在，就表明ThreadLocal 存在引用的情况，那么系统GC就无法回收这些变量，可能会造成内存泄露。针对这种情况，上面所说的ThreadLocalMap中Entry的弱引用就起作用了。

7 ThreadPoolExecutor的实现原理是什么？

ThreadPoolExecutor用于创建线程池。线程池是一种基于池化思想管理线程的工具，类似于连接数据库的连接池。在并发环境下，系统不能确定在任意时刻中，有多少任务需要执行，有多少资源需要投入。这种不确定性将带来若干问题：
（1）创建一个线程，操作系统要为线程分配一系列的资源，成本很高；
（2）频繁申请或者销毁、调度资源，将带来额外的非常大的消耗；
（3）对资源无限申请缺少抑制手段，易引发系统资源耗尽的风险；
（4）系统无法合理管理内部的资源分布，会降低系统的稳定性；
ThreadPoolExecutor原理

从上面流程图可以看出，线程池内部实际上构建了一个生产者消费者模式，将线程和任务两者解耦，并不直接关联，从而良好的缓冲任务，复用线程。线程池的运行主要分成两部分：任务管理、线程管理。任务管理部分充当生产者的角色，当任务提交后，线程池会判断该任务后续的流转：1）直接申请线程执行任务； 2）缓冲到队列中等待线程执行； 3）拒绝该任务。线程管理部分是消费者，它们被统一维护在线程池内，根据任务请求进行线程的分配，当线程执行完任务后则会继续获取新的任务去执行，最终当线程获取不到任务的时候，线程就会被回收。

8 什么是死锁，如何避免死锁？

  • 死锁的定义
    当两个或两个以上的线程因竞争相同资源而处于无限期的等待，就导致了多个线程的阻塞，出现程序无法正常运行和终止的情况，这就叫死锁。举个例子：小明和小张要玩一个玩具，这个玩具有两部分组成必须两部分组装起来才能玩，小明拿了第一部分，小张拿了第二部分；这时候小明等着小张给他第二部分进行组装玩，而小张也等着小明把第一部分给他进行组装玩；两个人都占用着资源谁也不给谁一部分，那么就出现了小明、小张都玩不成的情况

  • 必要条件
    （1）互斥条件：系统要求对所分配的资源进行排他性控制，即在一段时间内某个资源仅为一个进程所占有（比如：打印机，同一时间只能一个人打印）。此时若有其他进程请求该资源，则请求只能等待，直到有资源释放了位置；
    （2）请求和保持条件：进程已经持有了一个资源，但是又要访问一个新的被其他进程占用的资源那么就会阻塞，并且对自己占用的一个资源保持不放；
    （3）不剥夺条件：进程对已经获取的资源未使用完之前不能被剥夺，只能使用完之后自己释放。
    （4）循环等待条件：存在一种进程资源的循环等待链，链中每一个进程已获得的资源同时被链中下一个进程所请求。

  • 如何避免死锁
    （1）保持加锁顺序：当多个线程都需要加相同的几个锁的时候（例如上述情况一的死锁），按照不同的顺序枷锁那么就可能导致死锁产生，所以我们如果能确保所有的线程都是按照相同的顺序获得锁，那么死锁就不会发生。
    （2）获取锁添加时限：在获取锁的时候进行限时等待，例如wait(1000)或者使用ReentrantLock的tryLock(1,TimeUntil.SECONDS)这样在指定时间内获取锁失败就不等待；
    （3）进行死锁检测：我通过一些工具检查代码并预防其出现死锁，比如JDK自带的jstack和JConsole工具。

9 Atomiclnteger的实现原理是什么？

AtomicInteger是对int类型的一个封装，提供原子性的访问和更新操作，其原子性操作的实现是基于CAS（compare-and-swap）技术。当利用CAS执行试图进行一些更新操作时，会首先比较当前数值，如果数值未变，代表没有其它线程进行并发修改，则成功更新。如果数值改变，则可能出现不同的选择，要么进行重试，要么就返回是否成功。也就是“乐观锁”。CAS是一种系统原语，JVM会帮我们实现CAS汇编指令。原语属于操作系统用语范畴范，是由若干条指令组成的，用于完成某个功能的一个过程。并且原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断，不会造成数据不一致问题。

我们来看看AtomicInteger源码：

private volatile int value;
/*
 * AtomicInteger内部声明了一个volatile修饰的变量value用来保存实际值
 * 使用带参的构造函数会将入参赋值给value，无参构造器value默认值为0
 */
public AtomicInteger(int initialValue) {
  value = initialValue;
}

再来看看incrementAndGet的源码：

import sun.misc.Unsafe;
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
private static final long valueOffset;
static {
  try {
    valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
      (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
  } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}

/*
 * 可以看到自增函数中调用了Unsafe函数的getAndAddInt方法
 */
public final int incrementAndGet() {
  return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
}

incrementAndGet方法实际调用了unsafe.getAndAddInt()。Unsafe类是在sun.misc包下，不属于Java标准。但是很多Java的基础类库，包括一些被广泛使用的高性能开发库都是基于Unsafe类开发的，比如Netty、Cassandra、Hadoop、Kafka等。Unsafe类在提升Java运行效率，增强Java语言底层操作能力方面起了很大的作用。Unsafe类使Java拥有了像C语言的指针一样操作内存空间的能力，同时也带来了指针的问题。过度的使用Unsafe类会使得出错的几率变大，因此Java官方并不建议使用的，官方文档也几乎没有。看看Unsafe的getAndAddInt方法的源码：

/*
 * getIntVolatile和compareAndSwapInt都是native方法
 * getIntVolatile是获取当前的期望值
 * compareAndSwapInt就是我们平时说的CAS(compare and swap)，通过比较如果内存区的值没有改变，那么就用新值直接给该内存区赋值
 */
public final int getAndAddInt(Object paramObject, long paramLong, int paramInt)
{
  int i;
  do
  {
    i = getIntVolatile(paramObject, paramLong);
  } while (!compareAndSwapInt(paramObject, paramLong, i, i + paramInt));
  return i;
}

incrementAndGet是将自增后的值返回，还有一个方法getAndIncrement是将自增前的值返回，分别对应++i和i++操作。同样的decrementAndGet和getAndDecrement则对–i和i–操作。

10 什么是条件锁、读写锁、自旋锁、可重入锁？

  • 条件锁

条件锁是指在获取锁之后发现当前业务场景自己无法处理，而需要等待某个条件的出现才可以继续处理时使用的一种锁。比如在阻塞队列中，当队列中没有元素的时候是无法弹出一个元素的，这时候就需要阻塞在条件notEmpty上，等待其它线程往里面放入一个元素后，唤醒这个条件notEmpty，当前线程才可以继续去做“弹出一个元素”的行为。代码示例如下：

public class ReentrantLockTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 声明一个重入锁
        ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        // 声明一个条件锁
        Condition condition = lock.newCondition();

        new Thread(()->{
            try {
                lock.lock();  // 1
                try {
                    System.out.println("before await");  // 2
                    // 等待条件
                    condition.await();  // 3
                    System.out.println("after await");  // 10
                } finally {
                    lock.unlock();  // 11
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();

        // 这里睡1000ms是为了让上面的线程先获取到锁
        Thread.sleep(1000);
        lock.lock();  // 4
        try {
            // 这里睡2000ms代表这个线程执行业务需要的时间
            Thread.sleep(2000);  // 5
            System.out.println("before signal");  // 6
            // 通知条件已成立
            condition.signal();  // 7
            System.out.println("after signal");  // 8
        } finally {
            lock.unlock();  // 9
        }
    }
}

一个线程等待条件，另一个线程通知条件已成立，后面的数字代表代码实际运行的顺序。

  • 读写锁

Java提供了读写锁，在读的地方使用读锁，在写的地方使用写锁，如果没有写锁的情况下，读是无阻塞的，在一定程度上提高了程序的执行效率。Java提供的读写锁接口是java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock，如下代码所示：

public interface ReadWriteLock {
    /**
     * 返回读锁
     */
    Lock readLock();

    /**
     * 返回写锁
     */
    Lock writeLock();
}

提供了具体的实现类ReentrantReadWriteLock，具备如下特性：
公平性选择：支持公平和非公平（默认）两种获取锁的方式，非公平锁的吞吐量优于公平锁。
可重入：支持可重入，读线程在获取读锁之后能够再次获取读锁，写线程在获取了写锁之后能够再次获取写锁，同时也可以获取读锁。
锁降级：线程获取锁的顺序遵循获取写锁，获取读锁，释放写锁，写锁可以降级成为读锁。

  • 自旋锁

自旋锁可以使线程在没有取得锁的时候，不被挂起，而转去执行一个空循环，（即所谓的自旋，就是自己执行空循环），若在若干个空循环后，线程如果可以获得锁，则继续执行。若线程依然不能获得锁，才会被挂起。使用自旋锁后，线程被挂起的几率相对减少，线程执行的连贯性相对加强。因此，对于那些锁竞争不是很激烈，锁占用时间很短的并发线程，具有一定的积极意义，但对于锁竞争激烈，单线程锁占用很长时间的并发程序，自旋锁在自旋等待后，往往毅然无法获得对应的锁，不仅仅白白浪费了CPU时间，最终还是免不了被挂起的操作 ，反而浪费了系统的资源。

可能引起的问题：
（1）过多占据CPU时间：如果锁的当前持有者长时间不释放该锁，那么等待者将长时间的占据cpu时间片，导致CPU资源的浪费，因此可以设定一个时间，当锁持有者超过这个时间不释放锁时，等待者会放弃CPU时间片阻塞；
（2）死锁问题：试想一下，有一个线程连续两次试图获得自旋锁（比如在递归程序中），第一次这个线程获得了该锁，当第二次试图加锁的时候，检测到锁已被占用（其实是被自己占用），那么这时，线程会一直等待自己释放该锁，而不能继续执行，这样就引起了死锁。因此递归程序使用自旋锁应该遵循以下原则：递归程序决不能在持有自旋锁时调用它自己，也决不能在递归调用时试图获得相同的自旋锁。

  • 可重入锁

可重入锁又名递归锁，是指同一个线程在外层方法获取锁的时候，再进入该线程的内层方法会自动获取锁，前提是锁对象是同一个对象。Java提供的synchronized 和 ReentrantLock 都是可重入锁，在一定程度上可避免死锁。

synchronized关键字既可以修饰同步代码块，又可以修饰同步方法。synchronized修饰的方法或代码块内部调用本类的其他synchronized修饰的方法或代码块时，是永远可以得到锁的，如下代码所示：

public static void main(String[] args) {
    final Object object = new Object();
    new Thread(()->{
        synchronized (object){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"外层加锁");
            synchronized (object){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"中层加锁");
                synchronized (object){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"内层加锁");
                }
            }
        }
    },"t1").start();
}

ReentrantLock可以修饰同步代码块，而且要显式释放锁，如下代码所示：

public class Main{
    static Lock lock = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->{
            lock.lock();
            try{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"外层加锁");
                lock.lock();
                try{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"内层加锁");
                }finally {
                    lock.unlock();
                }
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        },"t1").start();
    }
}

11 synchronized和ReentrantLock有什么区别，有人说Synchronized最慢，是这样吗?

  • 可重入性：ReenTrantLock的字面意思就是再进入的锁，其实synchronized关键字所使用的锁也是可重入的，关于这个的区别不大。两者都是同一个线程每进入一次，锁的计数器都自增1，所以要等到锁的计数器下降为0时才能释放锁。

  • 锁的实现：synchronized是依赖于JVM实现的，而ReentrantLock是JDK实现的。前者的实现是比较难见到的，后者有直接的源码可供阅读。

  • 性能：在synchronized优化以前，性能是比ReenTrantLock差很多的。自从Synchronized引入了偏向锁，轻量级锁（自旋锁）后，两者的性能就差不多了。在两种方法都可用的情况下，官方甚至建议使用synchronized。

  • 功能：Synchronized的使用比较方便简洁，并且由编译器去保证锁的加锁和释放，而ReentrantLock需要手工声明来加锁和释放锁，为了避免忘记手工释放锁造成死锁，最好在finally中声明释放锁。ReenTrantLock的锁细粒度和灵活度都优于Synchronized。

ReentrantLock独有的能力：

  • ReentrantLock可以指定是公平锁还是非公平锁。而synchronized只能是非公平锁。所谓的公平锁就是先等待的线程先获得锁。
  • ReentrantLock提供了一个Condition（条件）类，用来实现分组唤醒需要唤醒的线程们，而不是像synchronized要么随机唤醒一个线程要么唤醒全部线程。
  • ReentrantLock提供了一种能够中断等待锁的线程的机制，通过lock.lockInterruptibly()来实现这个机制。

ReenTrantLock的实现是一种自旋锁，通过循环调用CAS操作来实现加锁，避免了使线程进入内核态的阻塞状态。

参考
https://www.cnblogs.com/xd502djj/p/9873067.html
https://blog.csdn.net/ch98000/article/details/126283870
https://www.zhihu.com/question/66733477/answer/1915939251
https://www.cnblogs.com/tong-yuan/p/ReentrantLock-Condition.html
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1666270412047190730&wfr=spider&for=pc
https://www.cnblogs.com/scuwangjun/p/9098057.html
https://mrbird.cc/Java-BlockingQueue.html

本文链接：https://www.codingbrick.com/archives/1056.html
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