synchronized与Lock

一、概念

synchronized是java中的一个关键字，表明一段代码需要同步执行。

Lock是一个接口，其有多个实现类，像我们比较常用的ReentrantLock。

二、实现

synchronized是托管给jvm执行的，使用起来比较简洁。

Lock是jdk代码实现的，需要开发者自己管理的细节比较多。

三、ReentrantLock中的公平锁和非公平锁

 /**
     * Creates an instance of {@code ReentrantLock}.
     * This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}.
     */
    public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }

    /**
     * Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the
     * given fairness policy.
     *
     * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
     */
    public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

由ReentrantLock的源码可以看到初始化时默认是非公平锁，要想使用公平锁需要使用带参数的构造函数进行初始化。

以下对于公平锁和非公平锁的内容来自《石杉的架构笔记》-https://juejin.im/post/5c091259f265da61171c86b4 ，看后受益匪浅，感谢

非公平锁

 如上图，现在线程1加了锁，然后线程2尝试加锁，失败后进入了等待队列，处于阻塞中。然后线程1释放了锁，准备来唤醒线程2重新尝试加锁。

注意一点，此时线程2可还停留在等待队列里啊，还没开始尝试重新加锁呢！

然而，不幸的事情发生了，这时半路杀出个程咬金，来了一个线程3！线程3突然尝试对ReentrantLock发起加锁操作，此时会发生什么事情？

很简单！线程2还没来得及重新尝试加锁呢。也就是说，还没来得及尝试重新执行CAS操作将state的值从0变为1呢！线程3冲上来直接一个CAS操作，尝试将state的值从0变为1，结果还成功了！

一旦CAS操作成功，线程3就会将“加锁线程”这个变量设置为他自己。给大家来一张图，看看这整个过程：

 明明人家线程2规规矩矩的排队领锁呢，结果你线程3不守规矩，线程1刚释放锁，不分青红皂白，直接就跑过来抢先加锁了。

这就导致线程2被唤醒过后，重新尝试加锁执行CAS操作，结果毫无疑问，失败！

原因很简单啊！因为加锁CAS操作，是要尝试将state从0变为1，结果此时state已经是1了，所以CAS操作一定会失败！

一旦加锁失败，就会导致线程2继续留在等待队列里不断的等着，等着线程3释放锁之后，再来唤醒自己，真是可怜！先来的线程2居然加不到锁！

同样给大家来一张图，体会一下线程2这无助的过程：

 

 上述的锁策略，就是所谓的非公平锁！

如果你用默认的构造函数来创建ReentrantLock对象，默认的锁策略就是非公平的。

在非公平锁策略之下，不一定说先来排队的线程就就先会得到机会加锁，而是出现各种线程随意抢占的情况。

公平锁

 同样，这时假设来了一个线程3，突然杀出来，想要加锁。

如果是公平锁的策略，那么此时线程3不会跟个愣头青一样盲目的直接加锁。

他会先判断一下：咦？AQS的等待队列里，有没有人在排队啊？如果有人在排队的话，说明我前面有兄弟正想要加锁啊！

如果AQS的队列里真的有线程排着队，那我线程3就不能跟个二愣子一样直接抢占加锁了。

因为现在咱们是公平策略，得按照先来后到的顺序依次排队，谁先入队，谁就先从队列里出来加锁！

所以，线程3此时一判断，发现队列里有人排队，自己就会乖乖的排到队列后面去，而不会贸然加锁！

同样，整个过程我们用下面这张图给大家直观的展示一下：

 上面的等待队列中，线程3会按照公平原则直接进入队列尾部进行排队。

接着，线程2不是被唤醒了么？他就会重新尝试进行CAS加锁，此时没人跟他抢，他当然可以加锁成功了。

然后呢，线程2就会将state值变为1，同时设置“加锁线程”是自己。最后，线程2自己从等待队列里出队。

整个过程，参见下图：

这个就是公平锁的策略，过来加锁的线程全部是按照先来后到的顺序，依次进入等待队列中排队的，不会盲目的胡乱抢占加锁，非常的公平。