1、为什么会有锁？
在看线程同步的问题之前，我们先看一个生活中的小例子：
我拿着银行卡去ATM取钱，假如我的卡里有3000块，我要取走2000，这个时候，ATM会去银行的数据库里查询我的账户是否有2000以上的余额，如果有，就会让我取走，不幸的是，这个时候，我女朋友也来银行取钱，只不过她在前台取钱，她直接取走了3000，这个时候我的卡里已经没钱了，而我也肯定也不能取出2000了。
我们可以这样想，上面例子中的我和女朋友是两个线程，我们在访问同一块资源，也就是一个账户，这个情况下，是不允许在一个线程访问的时候，另一个线程来打断的，就像我在取钱的时候，我女朋友是不能取的，不能打断我。
我们先来看一段代码：
public class TestThread01 implements Runnable{
Timer timer = new Timer();
public static void main(String[] args) {
TestThread01 t = new TestThread01();
Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);
t1.setName("t1");
t2.setName("t2");
t1.start();
t2.start();
}
public void run(){
timer.add(Thread.currentThread().getName());
}
}
class Timer{
private static int num = 0;
public static void add(String name){
num++;
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println(name +":你是第"+num+"使用timer的线程");
}
}
上面的代码我们就能看出两个线程去访问同一个资源，也就是timer的add方法，看一下运行结果：
t1:你是第2使用timer的线程
t2:你是第2使用timer的线程
结果为什么是这样呢？
我们分析一下：
t1启动，访问add方法，num++变为1，这时，t1睡眠，t2启动，t2访问add，num是1，++之后变为2，t2睡眠，t1再继续访问，打印“t1:你是第2使用timer的线程”，然后t1结束，t2继续打印“t2:你是第2使用timer的线程”。
我们这就见到了线程的打断，有的人可能会说是因为sleep了一毫秒，所以才会这样，其实不然，如果没有sleep，也有可能会被打断，也有可能会正确执行。
2、对象互斥锁的用法？
解决方法01：给可能竞争的资源对象加上互斥锁，synchronized (this)，锁定当前对象。
class Timer{
private static int num = 0;
public void add(String name){
synchronized (this) {
num++;
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println(name +":你是第"+num+"使用timer的线程");
}
}
}
这时的执行结果：
t1:你是第1使用timer的线程
t2:你是第2使用timer的线程
解决方法02：给竞争的方法加上锁
class Timer{
private static int num = 0;
public synchronized void add(String name){
num++;
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println(name +":你是第"+num+"使用timer的线程");
}
}
结果也是对的。

                    
只有读读是并发的，
其它读写，写写，写读都是互斥的哟。






package demo.thread;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class MyService {
	
	private ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
	public void read() {
		try {
			try {
				lock.readLock().lock();
				System.out.println("Get read lock" + Thread.currentThread().getName() 
						+ " " + System.currentTimeMillis());
				Thread.sleep(1000L);
			} finally {
				lock.readLock().unlock();
			}
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
	
	public void write() {
		try {
			try {
				lock.writeLock().lock();
				System.out.println("Get read lock" + Thread.currentThread().getName() 
						+ " " + System.currentTimeMillis());
				Thread.sleep(1000L);
			} finally {
				lock.writeLock().unlock();
			}
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	

}



package demo.thread;

public class ThreadA extends Thread {
	private MyService service;
	
	public ThreadA(MyService service) {
		super();
		this.service = service;
	}
	
	@Override
	public void run() {
		service.read();
	}

}



package demo.thread;

public class ThreadB extends Thread {
	private MyService service;
	
	public ThreadB(MyService service) {
		super();
		this.service = service;
	}
	
	@Override
	public void run() {
		service.write();;
	}

}



package demo.thread;

public class Run  {

	public static void main(String[] args)  throws InterruptedException {
		// TODO Auto-generated method stub
		final MyService service = new MyService();
		
		ThreadA a = new ThreadA(service);
		a.setName("A");
		a.start();
		
		Thread.sleep(1000);
		
		ThreadB b = new ThreadB(service);
		b.setName("B");
		b.start();
		

	}

}

1、为什么会有锁？

在看线程同步的问题之前，我们先看一个生活中的小例子： 

我拿着银行卡去ATM取钱，假如我的卡里有3000块，我要取走2000，这个时候，ATM会去银行的数据库里查询我的账户是否有2000以上的余额，如果有，就会让我取走，不幸的是，这个时候，我女朋友也来银行取钱，只不过她在前台取钱，她直接取走了3000，这个时候我的卡里已经没钱了，而我也肯定也不能取出2000了。


  
我们可以这样想，上面例子中的我和女朋友是两个线程，我们在访问同一块资源，也就是一个账户，这个情况下，是不允许在一个线程访问的时候，另一个线程来打断的，就像我在取钱的时候，我女朋友是不能取的，不能打断我。


我们先来看一段代码：

public class TestThread01 implements Runnable{

Timer timer = new Timer();
public static void main(String[] args) {
    TestThread01 t = new TestThread01();
    Thread t1 = new Thread(t);
    Thread t2 = new Thread(t);
    t1.setName("t1");
    t2.setName("t2");
    t1.start();
    t2.start();
}
public void run(){
    timer.add(Thread.currentThread().getName());
}
}
class Timer{
private static int num = 0;
public static void add(String name){
    num++;
    try {
        Thread.sleep(1);
    } catch (InterruptedException e) {

    }
    System.out.println(name +":你是第"+num+"使用timer的线程");
}
}


上面的代码我们就能看出两个线程去访问同一个资源，也就是timer的add方法，看一下运行结果：

t1:你是第2使用timer的线程
t2:你是第2使用timer的线程


结果为什么是这样呢？


  
我们分析一下： 

  t1启动，访问add方法，num++变为1，这时，t1睡眠，t2启动，t2访问add，num是1，++之后变为2，t2睡眠，t1再继续访问，打印“t1:你是第2使用timer的线程”，然后t1结束，t2继续打印“t2:你是第2使用timer的线程”。


我们这就见到了线程的打断，有的人可能会说是因为sleep了一毫秒，所以才会这样，其实不然，如果没有sleep，也有可能会被打断，也有可能会正确执行。



2、对象互斥锁的用法？

解决方法01：给可能竞争的资源对象加上互斥锁，synchronized (this)，锁定当前对象。

class Timer{
private static int num = 0;
public void add(String name){
    synchronized (this) {
    num++;
    try {
        Thread.sleep(1);
    } catch (InterruptedException e) {

    }
    System.out.println(name +":你是第"+num+"使用timer的线程");
}
}
}


这时的执行结果：

 t1:你是第1使用timer的线程
 t2:你是第2使用timer的线程


解决方法02：给竞争的方法加上锁

class Timer{
private static int num = 0;
public synchronized void add(String name){

    num++;
    try {
        Thread.sleep(1);
    } catch (InterruptedException e) {

    }
    System.out.println(name +":你是第"+num+"使用timer的线程");

}
}


结果也是对的。

0.关于互斥锁
所谓互斥锁, 指的是一次最多只能有一个线程持有的锁. 在jdk1.5之前, 我们通常使用synchronized机制控制多个线程对共享资源的访问. 而现在, Lock提供了比synchronized机制更广泛的锁定操作, Lock和synchronized机制的主要区别:
synchronized机制提供了对与每个对象相关的隐式监视器锁的访问, 并强制所有锁获取和释放均要出现在一个块结构中, 当获取了多个锁时, 它们必须以相反的顺序释放. synchronized机制对锁的释放是隐式的, 只要线程运行的代码超出了synchronized语句块范围, 锁就会被释放. 而Lock机制必须显式的调用Lock对象的unlock()方法才能释放锁, 这为获取锁和释放锁不出现在同一个块结构中, 以及以更自由的顺序释放锁提供了可能。
1. ReentrantLock介绍ReentrantLock是一个可重入的互斥锁，又被称为“独占锁”。
顾名思义，ReentrantLock锁在同一个时间点只能被一个线程锁持有；而可重入的意思是，ReentrantLock锁，可以被单个线程多次获取。
ReentrantLock分为“公平锁”和“非公平锁”。它们的区别体现在获取锁的机制上是否公平。“锁”是为了保护竞争资源，防止多个线程同时操作线程而出错，ReentrantLock在同一个时间点只能被一个线程获取(当某线程获取到“锁”时，其它线程就必须等待)；ReentraantLock是通过一个FIFO的等待队列来管理获取该锁所有线程的。在“公平锁”的机制下，线程依次排队获取锁；而“非公平锁”在锁是可获取状态时，不管自己是不是在队列的开头都会获取锁。
ReentrantLock函数列表
// 创建一个 ReentrantLock ，默认是“非公平锁”。
ReentrantLock()
// 创建策略是fair的 ReentrantLock。fair为true表示是公平锁，fair为false表示是非公平锁。
ReentrantLock(boolean fair)
// 查询当前线程保持此锁的次数。
int getHoldCount()
// 返回目前拥有此锁的线程，如果此锁不被任何线程拥有，则返回 null。
protected Thread getOwner()
// 返回一个 collection，它包含可能正等待获取此锁的线程。
protected Collection getQueuedThreads()
// 返回正等待获取此锁的线程估计数。
int getQueueLength()
// 返回一个 collection，它包含可能正在等待与此锁相关给定条件的那些线程。
protected Collection getWaitingThreads(Condition condition)
// 返回等待与此锁相关的给定条件的线程估计数。
int getWaitQueueLength(Condition condition)
// 查询给定线程是否正在等待获取此锁。
boolean hasQueuedThread(Thread thread)
// 查询是否有些线程正在等待获取此锁。
boolean hasQueuedThreads()
// 查询是否有些线程正在等待与此锁有关的给定条件。
boolean hasWaiters(Condition condition)
// 如果是“公平锁”返回true，否则返回false。
boolean isFair()
// 查询当前线程是否保持此锁。
boolean isHeldByCurrentThread()
// 查询此锁是否由任意线程保持。
boolean isLocked()
// 获取锁。
void lock()
// 如果当前线程未被中断，则获取锁。
void lockInterruptibly()
// 返回用来与此 Lock 实例一起使用的 Condition 实例。
Condition newCondition()
// 仅在调用时锁未被另一个线程保持的情况下，才获取该锁。
boolean tryLock()
// 如果锁在给定等待时间内没有被另一个线程保持，且当前线程未被中断，则获取该锁。
boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
// 试图释放此锁。
void unlock()
2. ReentrantLock示例通过对比“示例1”和“示例2”,我们能够清晰的认识lock和unlock的作用
2.1 示例1
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
// LockTest1.java
// 仓库
class Depot {
private int size;  // 仓库的实际数量
private Lock lock;  // 独占锁
public Depot() {
this.size = 0;
this.lock = new ReentrantLock();
}
public void produce(int val) {
lock.lock();
try {
size += val;
System.out.printf("%s produce(%d) --> size=%d\n",
Thread.currentThread().getName(), val, size);
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void consume(int val) {
lock.lock();
try {
size -= val;
System.out.printf("%s consume(%d) 
Thread.currentThread().getName(), val, size);
} finally {
lock.unlock();
}
}
};
// 生产者
class Producer {
private Depot depot;
public Producer(Depot depot) {
this.depot = depot;
}
// 消费产品：新建一个线程向仓库中生产产品。
public void produce(final int val) {
new Thread() {
public void run() {
depot.produce(val);
}
}.start();
}
}
// 消费者
class Customer {
private Depot depot;
public Customer(Depot depot) {
this.depot = depot;
}
// 消费产品：新建一个线程从仓库中消费产品。
public void consume(final int val) {
new Thread() {
public void run() {
depot.consume(val);
}
}.start();
}
}
public class LockTest1 {
public static void main(String[] args) {
Depot mDepot = new Depot();
Producer mPro = new Producer(mDepot);
Customer mCus = new Customer(mDepot);
mPro.produce(60);
mPro.produce(120);
mCus.consume(90);
mCus.consume(150);
mPro.produce(110);
}
}
运行结果：
Thread-0 produce(60) --> size=60
Thread-1 produce(120) --> size=180
Thread-3 consume(150) 
Thread-2 consume(90) 
Thread-4 produce(110) --> size=50
结果分析：
(1) Depot 是个仓库。通过produce()能往仓库中生产货物，通过consume()能消费仓库中的货物。通过独占锁lock实现对仓库的互斥访问：在操作(生产/消费)仓库中货品前，会先通过lock()锁住仓库，操作完之后再通过unlock()解锁。
(2) Producer是生产者类。调用Producer中的produce()函数可以新建一个线程往仓库中生产产品。
(3) Customer是消费者类。调用Customer中的consume()函数可以新建一个线程消费仓库中的产品。
(4) 在主线程main中，我们会新建1个生产者mPro，同时新建1个消费者mCus。它们分别向仓库中生产/消费产品。
根据main中的生产/消费数量，仓库最终剩余的产品应该是50。运行结果是符合我们预期的！
这个模型存在两个问题：
(1) 现实中，仓库的容量不可能为负数。但是，此模型中的仓库容量可以为负数，这与现实相矛盾！
(2) 现实中，仓库的容量是有限制的。但是，此模型中的容量确实没有限制的！
这两个问题，我们稍微会讲到如何解决。现在，先看个简单的示例2；通过对比“示例1”和“示例2”,我们能更清晰的认识lock(),unlock()的用途。
2.2 示例2
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
// LockTest2.java
// 仓库
class Depot {
private int size;    // 仓库的实际数量
private Lock lock;    // 独占锁
public Depot() {
this.size = 0;
this.lock = new ReentrantLock();
}
public void produce(int val) {
//    lock.lock();
//    try {
size += val;
System.out.printf("%s produce(%d) --> size=%d\n",
Thread.currentThread().getName(), val, size);
//    } catch (InterruptedException e) {
//    } finally {
//      lock.unlock();
//    }
}
public void consume(int val) {
//    lock.lock();
//    try {
size -= val;
System.out.printf("%s consume(%d) 
Thread.currentThread().getName(), val, size);
//    } finally {
//      lock.unlock();
//    }
}
};
// 生产者
class Producer {
private Depot depot;
public Producer(Depot depot) {
this.depot = depot;
}
// 消费产品：新建一个线程向仓库中生产产品。
public void produce(final int val) {
new Thread() {
public void run() {
depot.produce(val);
}
}.start();
}
}
// 消费者
class Customer {
private Depot depot;
public Customer(Depot depot) {
this.depot = depot;
}
// 消费产品：新建一个线程从仓库中消费产品。
public void consume(final int val) {
new Thread() {
public void run() {
depot.consume(val);
}
}.start();
}
}
public class LockTest2 {
public static void main(String[] args) {
Depot mDepot = new Depot();
Producer mPro = new Producer(mDepot);
Customer mCus = new Customer(mDepot);
mPro.produce(60);
mPro.produce(120);
mCus.consume(90);
mCus.consume(150);
mPro.produce(110);
}
}
(某一次)运行结果：
Thread-0 produce(60) --> size=-60
Thread-4 produce(110) --> size=50
Thread-2 consume(90) 
Thread-1 produce(120) --> size=-60
Thread-3 consume(150) 
结果说明：
“示例2”在“示例1”的基础上去掉了lock锁。在“示例2”中，仓库中最终剩余的产品是-60，而不是我们期望的50。原因是我们没有实现对仓库的互斥访问。
2.3 示例3在“示例3”中，我们通过Condition去解决“示例1”中的两个问题：“仓库的容量不可能为负数”以及“仓库的容量是有限制的”。
解决该问题是通过Condition。Condition是需要和Lock联合使用的：通过Condition中的await()方法，能让线程阻塞[类似于wait()]；通过Condition的signal()方法，能让唤醒线程[类似于notify()]。
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
// LockTest3.java
// 仓库
class Depot {
private int capacity;  // 仓库的容量
private int size;    // 仓库的实际数量
private Lock lock;    // 独占锁
private Condition fullCondtion;      // 生产条件
private Condition emptyCondtion;    // 消费条件
public Depot(int capacity) {
this.capacity = capacity;
this.size = 0;
this.lock = new ReentrantLock();
this.fullCondtion = lock.newCondition();
this.emptyCondtion = lock.newCondition();
}
public void produce(int val) {
lock.lock();
try {
// left 表示“想要生产的数量”(有可能生产量太多，需多此生产)
int left = val;
while (left > 0) {
// 库存已满时，等待“消费者”消费产品。
while (size >= capacity)
fullCondtion.await();
// 获取“实际生产的数量”(即库存中新增的数量)
// 如果“库存”+“想要生产的数量”>“总的容量”，则“实际增量”=“总的容量”-“当前容量”。(此时填满仓库)
// 否则“实际增量”=“想要生产的数量”
int inc = (size+left)>capacity ? (capacity-size) : left;
size += inc;
left -= inc;
System.out.printf("%s produce(%3d) --> left=%3d, inc=%3d, size=%3d\n",
Thread.currentThread().getName(), val, left, inc, size);
// 通知“消费者”可以消费了。
emptyCondtion.signal();
}
} catch (InterruptedException e) {
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void consume(int val) {
lock.lock();
try {
// left 表示“客户要消费数量”(有可能消费量太大，库存不够，需多此消费)
int left = val;
while (left > 0) {
// 库存为0时，等待“生产者”生产产品。
while (size <= 0)
emptyCondtion.await();
// 获取“实际消费的数量”(即库存中实际减少的数量)
// 如果“库存”
// 否则，“实际消费量”=“客户要消费的数量”。
int dec = (size
size -= dec;
left -= dec;
System.out.printf("%s consume(%3d) 
Thread.currentThread().getName(), val, left, dec, size);
fullCondtion.signal();
}
} catch (InterruptedException e) {
} finally {
lock.unlock();
}
}
public String toString() {
return "capacity:"+capacity+", actual size:"+size;
}
};
// 生产者
class Producer {
private Depot depot;
public Producer(Depot depot) {
this.depot = depot;
}
// 消费产品：新建一个线程向仓库中生产产品。
public void produce(final int val) {
new Thread() {
public void run() {
depot.produce(val);
}
}.start();
}
}
// 消费者
class Customer {
private Depot depot;
public Customer(Depot depot) {
this.depot = depot;
}
// 消费产品：新建一个线程从仓库中消费产品。
public void consume(final int val) {
new Thread() {
public void run() {
depot.consume(val);
}
}.start();
}
}
public class LockTest3 {
public static void main(String[] args) {
Depot mDepot = new Depot(100);
Producer mPro = new Producer(mDepot);
Customer mCus = new Customer(mDepot);
mPro.produce(60);
mPro.produce(120);
mCus.consume(90);
mCus.consume(150);
mPro.produce(110);
}
}
(某一次)运行结果：
Thread-0 produce( 60) --> left= 0, inc= 60, size= 60
Thread-1 produce(120) --> left= 80, inc= 40, size=100
Thread-2 consume( 90) 
Thread-3 consume(150) 
Thread-4 produce(110) --> left= 10, inc=100, size=100
Thread-3 consume(150) 
Thread-4 produce(110) --> left= 0, inc= 10, size= 10
Thread-3 consume(150) 
Thread-1 produce(120) --> left= 0, inc= 80, size= 80
Thread-3 consume(150)