JUC (三) --------- 管程 (Monitor)

落日映苍穹つ 2024-04-03 12:12 74阅读 0赞

#### 目录 ####

*  一、共享带来的问题
 *  二、synchronized 解决方案
 *  三、方法上的 synchronized
 *  四、变量的线程安全分析
 *  五、Monitor
 *  六、wait notify
 *   *  1. API 介绍
     *  2. 正确姿势
 *  七、Park & Unpark
 *  八、重新理解线程状态转换
 *  九、多把锁
 *  十、活跃性
 *  十一、ReentrantLock

--------------------

## 一、共享带来的问题 ##

两个线程对初始值为 0 的静态变量一个做自增，一个做自减，各做 5000 次，结果是 0 吗？

static int counter = 0;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
    	Thread t1 = new Thread(() -> {
        
    		for (int i = 0; i < 5000; i++) {
        
    			counter++;
    		}
    	}, "t1");
    	Thread t2 = new Thread(() -> {
        
    		for (int i = 0; i < 5000; i++) {
        
    			counter--;
    		}
    	}, "t2");
    	t1.start();
    	t2.start();
    	t1.join();
    	t2.join();
    	log.debug("{}",counter);
    }

> 注意：也就是说，t.join()方法阻塞调用此方法的线程(calling thread)进入 TIMED\_WAITING 状态，直到线程t完成，此线程再继续；通常用于在main()主线程内，等待其它线程完成再结束main()主线程。

分析：

以上的结果可能是正数、负数、零。为什么呢？因为 Java 中对静态变量的自增，自减并不是原子操作，要彻底理解，必须从字节码来进行分析。

例如对于 i++ 而言（i 为静态变量），实际会产生如下的 JVM 字节码指令：

getstatic i // 获取静态变量i的值
    iconst_1 // 准备常量1
    iadd // 自增
    putstatic i // 将修改后的值存入静态变量i

而对应 i-- 也是类似：

getstatic i // 获取静态变量i的值
    iconst_1 // 准备常量1
    isub // 自减
    putstatic i // 将修改后的值存入静态变量i

而 Java 的内存模型如下，完成静态变量的自增，自减需要在主存和工作内存中进行数据交换：

![在这里插入图片描述][0c4a3bd2085342c583626690e8491e6f.png]  
如果是单线程以上 8 行代码是顺序执行 (不会交错) 没有问题：

![在这里插入图片描述][f4c1daabaf624bb38354c2a56dd35b38.png]  
但多线程下这 8 行代码可能交错运行：  
出现负数的情况：

![在这里插入图片描述][15038cca363c4f68a0aef74f4c9768fc.png]  
出现正数的情况：

![在这里插入图片描述][3fe5e71832aa402582c5d42967134d2a.png]

**临界区 Critical Section**

一个程序运行多个线程本身是没有问题的，问题出在多个线程访问共享资源。

多个线程读共享资源其实也没有问题，在多个线程对共享资源读写操作时发生指令交错，就会出现问题。

一段代码块内如果存在对共享资源的多线程读写操作，称这段代码块为临界区

例如，下面代码中的临界区。

static int counter = 0;
    static void increment()
    // 临界区
    {
        
    	counter++;
    }
    static void decrement()
    // 临界区
    {
        
    	counter--;
    }

**竞态条件 Race Condition**

多个线程在临界区内执行，由于代码的执行序列不同而导致结果无法预测，称之为发生了竞态条件

## 二、synchronized 解决方案 ##

为了避免临界区的竞态条件发生，有多种手段可以达到目的。

*  阻塞式的解决方案：synchronized，Lock
 *  非阻塞式的解决方案：原子变量

本篇文章使用阻塞式的解决方案：synchronized，来解决上述问题，即俗称的【对象锁】，它采用互斥的方式让同一时刻至多只有一个线程能持有【对象锁】，其它线程再想获取这个【对象锁】时就会阻塞住。这样就能保证拥有锁的线程可以安全的执行临界区内的代码，不用担心线程上下文切换。

**注意：**

虽然 java 中互斥和同步都可以采用 synchronized 关键字来完成，但它们还是有区别的：

*  互斥是保证临界区的竞态条件发生，同一时刻只能有一个线程执行临界区代码
 *  同步是由于线程执行的先后、顺序不同、需要一个线程等待其它线程运行到某个点

**synchronized**

语法

synchronized(对象) // 线程1， 线程2(blocked)
    {
        
    	临界区
    }

解决

static int counter = 0;
    static final Object room = new Object();
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
    	Thread t1 = new Thread(() -> {
        
    		for (int i = 0; i < 5000; i++) {
        
    			synchronized (room) {
        
    				counter++;
    			}
    		}
    	}, "t1");
    	Thread t2 = new Thread(() -> {
        
    		for (int i = 0; i < 5000; i++) {
        
    			synchronized (room) {
        
    				counter--;
    			}
    		}
    	}, "t2");
    	t1.start();
    	t2.start();
    	t1.join();
    	t2.join();
    	log.debug("{}",counter);
    }

你可以做这样的类比：

*  synchronized(对象) 中的对象，可以想象为一个房间 (room)，有唯一入口 (门) 房间只能一次进入一人进行计算，线程 t1，t2 想象成两个人
 *  当线程 t1 执行到 synchronized(room) 时就好比 t1 进入了这个房间，并锁住了门拿走了钥匙，在门内执行 count++ 代码
 *  这时候如果 t2 也运行到了 synchronized(room) 时，它发现门被锁住了，只能在门外等待，发生了上下文切换，阻塞住了
 *  这中间即使 t1 的 cpu 时间片不幸用完，被踢出了门外（不要错误理解为锁住了对象就能一直执行下去哦），这时门还是锁住的，t1 仍拿着钥匙，t2 线程还在阻塞状态进不来，只有下次轮到 t1 自己再次获得时间片时才能开门进入
 *  当 t1 执行完 synchronized\{\} 块内的代码，这时候才会从 obj 房间出来并解开门上的锁，唤醒 t2 线程把钥匙给他。t2 线程这时才可以进入 obj 房间，锁住了门拿上钥匙，执行它的 count-- 代码

![在这里插入图片描述][0655df9c8c984ef88c4820423ce35a75.png]  
**面向对象改进**

把需要保护的共享变量放入一个类

class Room {
        
    	int value = 0;
    	public void increment() {
        
    		synchronized (this) {
        
    			value++;
    		}
    	}
    	public void decrement() {
        
    		synchronized (this) {
        
    			value--;
    		}
    	}
    	public int get() {
        
    		synchronized (this) {
        
    			return value;
    		}
    	}
    }
    @Slf4j
    public class Test1 {
        
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
    		Room room = new Room();
    		Thread t1 = new Thread(() -> {
        
    			for (int j = 0; j < 5000; j++) {
        
    				room.increment();
    			}
    		}, "t1");
    		Thread t2 = new Thread(() -> {
        
    			for (int j = 0; j < 5000; j++) {
        
    				room.decrement();
    			}
    		}, "t2");
    		t1.start();
    		t2.start();
    		t1.join();
    		t2.join();
    		log.debug("count: {}" , room.get());
    	}
    }

## 三、方法上的 synchronized ##

class Test{
        
    	public synchronized void test() {
        
    	
    	}
    }
    等价于
    class Test{
        
    	public void test() {
        
    		synchronized(this) {
        
    		
    		}
    	}
    }

class Test{
        
    	public synchronized static void test() {
        
    	}
    }
    等价于
    class Test{
        
    	public static void test() {
        
    		synchronized(Test.class) {
        
    		
    		}
    	}
    }

**不加 synchronized 的方法**

不加 synchronzied 的方法就好比不遵守规则的人，不去老实排队 (好比翻窗户进去的)

## 四、变量的线程安全分析 ##

**成员变量和静态变量是否线程安全？**

*  如果它们没有共享，则线程安全
 *  如果它们被共享了，根据它们的状态是否能够改变，又分两种情况
    
     *  如果只有读操作，则线程安全
     *  如果有读写操作，则这段代码是临界区，需要考虑线程安全

**局部变量是否线程安全？**

*  局部变量是线程安全的
 *  但局部变量引用的对象则未必
    
     *  如果该对象没有逃离方法的作用访问，它是线程安全的
     *  如果该对象逃离方法的作用范围，需要考虑线程安全

**局部变量线程安全分析**

public static void test1() {
        
    	int i = 10;
    	i++;
    }

每个线程调用 test1() 方法时局部变量 i，会在每个线程的栈帧内存中被创建多份，因此不存在共享。

public static void test1();
     descriptor: ()V
     flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
     Code:
     stack=1, locals=1, args_size=0
     0: bipush 10
     2: istore_0
     3: iinc 0, 1
     6: return
     LineNumberTable:
     line 10: 0
     line 11: 3
     line 12: 6
     LocalVariableTable:
     Start Length Slot Name Signature
      3       4     0   i     I

![在这里插入图片描述][b2fa171b940f43efa1198f457aaed685.png]  
局部变量的引用稍有不同

先看一个成员变量的例子

class ThreadUnsafe {
        
    	ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    	public void method1(int loopNumber) {
        
    		for (int i = 0; i < loopNumber; i++) {
        
    	     // { 临界区, 会产生竞态条件
    			method2();
    			method3();
    		// } 临界区
    		}
    	}
    	private void method2() {
        
    		list.add("1");
    	}
    	private void method3() {
        
    		list.remove(0);
    	}
    }

执行

static final int THREAD_NUMBER = 2;
    static final int LOOP_NUMBER = 200;
    public static void main(String[] args) {
        
    	ThreadUnsafe test = new ThreadUnsafe();
    	for (int i = 0; i < THREAD_NUMBER; i++) {
        
    		new Thread(() -> {
        
    			test.method1(LOOP_NUMBER);
    		}, "Thread" + i).start();
    	}
    }

其中一种情况是，如果线程2 还未 add，线程1 remove 就会报错：

Exception in thread "Thread1" java.lang.IndexOutOfBoundsException: Index: 0, Size: 0
    	at java.util.ArrayList.rangeCheck(ArrayList.java:657)
    	at java.util.ArrayList.remove(ArrayList.java:496)
    	at cn.itcast.n6.ThreadUnsafe.method3(TestThreadSafe.java:35)
    	at cn.itcast.n6.ThreadUnsafe.method1(TestThreadSafe.java:26)
    	at cn.itcast.n6.TestThreadSafe.lambda$main$0(TestThreadSafe.java:14)
    	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

*  无论哪个线程中的 method2 引用的都是同一个对象中的 list 成员变量
 *  method3 与 method2 分析相同

![在这里插入图片描述][ba3da8ec553442008d1cfbc69db73a08.png]  
将 list 修改为局部变量

那么就不会有上述问题了

分析：

*  list 是局部变量，每个线程调用时会创建其不同实例，没有共享
 *  而 method2 的参数是从 method1 中传递过来的，与 method1 中引用同一个对象
 *  method3 的参数分析与 method2 相同

![在这里插入图片描述][d4d0b0b872ae4325a5ff2a4f72e0686d.png]  
方法访问修饰符带来的思考，如果把 method2 和 method3 的方法修改为 public 会不会代理线程安全问题？

*  情况1 ：有其它线程调用 method2 和 method3
 *  情况2 ：在 情况1 的基础上，为 ThreadSafe 类添加子类，子类覆盖 method2 或 method3 方法，即

class ThreadSafe {
        
    	public final void method1(int loopNumber) {
        
    		ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    		for (int i = 0; i < loopNumber; i++) {
        
    			method2(list);
    			method3(list);
    		}
    	}
    	private void method2(ArrayList<String> list) {
        
    		list.add("1");
    	}
    	private void method3(ArrayList<String> list) {
        
    		list.remove(0);
    	}
    }
    class ThreadSafeSubClass extends ThreadSafe{
        
    	@Override
    	public void method3(ArrayList<String> list) {
        
    		new Thread(() -> {
        
    			list.remove(0);
    		}).start();
    	}
    }

从这个例子可以看出 private 或 final 提供【安全】的意义所在，请体会开闭原则中的【闭】。

**常见线程安全类**

*  String
 *  Integer
 *  StringBuffer
 *  Random
 *  Vector
 *  Hashtable
 *  java.util.concurrent 包下的类

这里说它们是线程安全的是指，多个线程调用它们同一个实例的某个方法时，是线程安全的。也可以理解为

Hashtable table = new Hashtable();
    new Thread(()->{
        
    	table.put("key", "value1");
    }).start();
    new Thread(()->{
        
    	table.put("key", "value2");
    }).start();

*  它们的每个方法是原子的
 *  但注意它们多个方法的组合不是原子的，见后面分析

**线程安全类方法的组合**

分析下面代码是否线程安全？

Hashtable table = new Hashtable();
    // 线程1，线程2
    if( table.get("key") == null) {
        
    	table.put("key", value);
    }

![在这里插入图片描述][472827b385f145c1b066df1ab2b5b608.png]  
**不可变类线程安全性**

String、Integer 等都是不可变类，因为其内部的状态不可以改变，因此它们的方法都是线程安全的

有同学或许有疑问，String 有 replace，substring 等方法【可以】改变值啊，那么这些方法又是如何保证线程安全的呢？

public class Immutable{
        
     private int value = 0;
    	public Immutable(int value){
        
    		this.value = value;
    	}
    	public int getValue(){
        
    		return this.value;
    	}
    }

如果想增加一个增加的方法呢？

public class Immutable {
        
    	private int value = 0;
    	public Immutable(int value){
        
    		this.value = value;
    	}
    	public int getValue(){
        
    		return this.value;
    	}
    	
    	public Immutable add(int v){
        
    	 return new Immutable(this.value + v);
    	}
    }

## 五、Monitor ##

由于Java面向对象的思想，在JVM中需要大量存储对象，存储时为了实现一些额外的功能，需要在对象中添加一些标记字段用于增强对象功能，这些标记字段组成了对象头。

对象头包含两部分：**运行时元数据（Mark Word）和类型指针（Klass Word）**

以32位虚拟机为例：

普通对象：

![在这里插入图片描述][0da9e79d884447f6968fc347204efc8e.png]  
数组对象：数组对象还需要记录数组长度

![在这里插入图片描述][e77abc4c70364c2cbc08f5c158ad0f96.png]  
类型指针： 指向类元数据InstanceKlass，确定该对象所属的类型。指向的其实是方法区中存放的类元信息

![在这里插入图片描述][409d1bc049c0401ab2c24cf83bbc8b3e.png]  
Monitor被翻译为监视器或管程；

每个 Java 对象都可以关联一个 Monitor 对象，如果使用 synchronized 给对象上锁（重量级）之后，该对象头的Mark Word 中就被设置指向 Monitor 对象的指针（将对象与Monitor对象关联）。

图解：

如下图所示，我们有一个临界区代码，当Thread2执行到synchronized(obj)，访问共享资源的时候：

首先会将synchronized中的锁对象中对象头的MarkWord去尝试指向操作系统提供的Monitor对象，让锁对象中的MarkWord和Monitor对象相关联. 如果关联成功, 将obj对象头中的MarkWord的对象状态从01改为10。

因为该Monitor没有和其他的obj的MarkWord相关联，所以Thread2就成为了该Monitor的Owner(所有者)。然后，又来了一个Thread1执行synchronized(obj)代码，它首先会检查是否能执行临界区代码，即检查obj是否关联了Montior，此时已经有关联了, 它就会去看看该Montior有没有所有者(Owner), 发现有所有者了(Thread2)；Thread1也会和该Monitor关联, 该线程就会进入到它的EntryList(阻塞队列)，EntryList是一个列表，若此时Thread3也执行到synchronized(obj)代码，也会进入阻塞队列。

当 Thread2 执行完临界区代码后, Monitor 的 Owner(所有者) 就空出来了. 此时就会通知 Monitor中 的 EntryList 阻塞队列中的线程, 这些线程通过竞争, 成为新的所有者。  
![在这里插入图片描述][041615f278c04530ad793990a8ce1bce.png]

*  刚开始 Monitor 中 Owner 为 null
 *  当 Thread-2 执行 synchronized(obj) 就会将 Monitor 的所有者 Owner 置为 Thread-2，Monitor 中只能有一个 Owner
 *  在 Thread-2 上锁的过程中，如果 Thread-3，Thread-4，Thread-5 也来执行 synchronized(obj)，就会进入 EntryList BLOCKED
 *  Thread-2 执行完同步代码块的内容，然后唤醒 EntryList 中等待的线程来竞争锁，竞争时是非公平的
 *  图中 WaitSet 中的 Thread-0，Thread-1 是之前获得过锁，但条件不满足进入 WAITING 状态的线程

注意：

*  synchronized必须是进入同一对象的monitor才有上述效果
 *  不加 synchronized 的对象不会关联监视器，不遵从以上规则e/details/122638561

![在这里插入图片描述][7e3eb01f4e7d41c69f6efd08e0962921.png]

## 六、wait notify ##

### 1. API 介绍 ###

*  `obj.wait()` 让进入 object 监视器的线程到 waitSet 等待
 *  `obj.notify()` 在 object 上正在 waitSet 等待的线程中挑一个唤醒
 *  `obj.notifyAll()` 让 object 上正在 waitSet 等待的线程全部唤醒

它们都是线程之间进行协作的手段，都属于 Object 对象的方法。必须获得此对象的锁，才能调用这几个方法。

final static Object obj = new Object();
    public static void main(String[] args) {
        
    	new Thread(() -> {
        
    		synchronized (obj) {
        
    			log.debug("执行....");
    			try {
        
    				obj.wait(); // 让线程在obj上一直等待下去
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    			log.debug("其它代码....");
    		}
    	}).start();
    	new Thread(() -> {
        
    		synchronized (obj) {
        
    			log.debug("执行....");
    			try {
        
    				obj.wait(); // 让线程在obj上一直等待下去
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    			log.debug("其它代码....");
    		}
    	}).start();
    	// 主线程两秒后执行
    	sleep(2);
    	log.debug("唤醒 obj 上其它线程");
    	synchronized (obj) {
        
    		obj.notify(); // 唤醒obj上一个线程
    		// obj.notifyAll(); // 唤醒obj上所有等待线程
    	}
    }

notify 的一种结果

20:00:53.096 [Thread-0] c.TestWaitNotify - 执行....
    20:00:53.099 [Thread-1] c.TestWaitNotify - 执行....
    20:00:55.096 [main] c.TestWaitNotify - 唤醒 obj 上其它线程
    20:00:55.096 [Thread-0] c.TestWaitNotify - 其它代码....

notifyAll 的结果

19:58:15.457 [Thread-0] c.TestWaitNotify - 执行....
    19:58:15.460 [Thread-1] c.TestWaitNotify - 执行....
    19:58:17.456 [main] c.TestWaitNotify - 唤醒 obj 上其它线程
    19:58:17.456 [Thread-1] c.TestWaitNotify - 其它代码....
    19:58:17.456 [Thread-0] c.TestWaitNotify - 其它代码....

`wait()` 方法会释放对象的锁，进入 WaitSet 等待区，从而让其他线程就机会获取对象的锁。无限制等待，直到notify 为止  
`wait(long n)` 有时限的等待, 到 n 毫秒后结束等待，或是被 notify

### 2. 正确姿势 ###

开始之前先看看  
`sleep(long n)` 和 `wait(long n)` 的区别

*  A、sleep 是 Thread 方法，而 wait 是 Object 的方法
 *  B、sleep 不需要强制和 synchronized 配合使用，但 wait 需要 和 synchronized 一起用
 *  C、sleep 在睡眠的同时，不会释放对象锁的，但 wait 在等待的时候会释放对象锁
 *  D、 它们状态 TIMED\_WAITING

**step 1**

思考下面的解决方案好不好，为什么？

static final Object room = new Object();
    static boolean hasCigarette = false;
    static boolean hasTakeout = false;
    new Thread(() -> {
        
    	synchronized (room) {
        
    		log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
    		if (!hasCigarette) {
        
    			log.debug("没烟，先歇会！");
    			sleep(2);
    		}
    		log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
    		if (hasCigarette) {
        
    			log.debug("可以开始干活了");
    		}
    	}
    }, "小南").start();
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
    	new Thread(() -> {
        
    		synchronized (room) {
        
    			log.debug("可以开始干活了");
    		}
    	}, "其它人").start();
    }
    sleep(1);
    new Thread(() -> {
        
    	// 这里能不能加 synchronized (room)？
    	hasCigarette = true;
    	log.debug("烟到了噢！");
    }, "送烟的").start();

输出

20:49:49.883 [小南] c.TestCorrectPosture - 有烟没？[false]
    20:49:49.887 [小南] c.TestCorrectPosture - 没烟，先歇会！
    20:49:50.882 [送烟的] c.TestCorrectPosture - 烟到了噢！
    20:49:51.887 [小南] c.TestCorrectPosture - 有烟没？[true]
    20:49:51.887 [小南] c.TestCorrectPosture - 可以开始干活了
    20:49:51.887 [其它人] c.TestCorrectPosture - 可以开始干活了
    20:49:51.887 [其它人] c.TestCorrectPosture - 可以开始干活了
    20:49:51.888 [其它人] c.TestCorrectPosture - 可以开始干活了
    20:49:51.888 [其它人] c.TestCorrectPosture - 可以开始干活了
    20:49:51.888 [其它人] c.TestCorrectPosture - 可以开始干活了

*  其它干活的线程，都要一直阻塞，效率太低。
 *  小南线程必须睡足 2s 后才能醒来，就算烟提前送到，也无法立刻醒来。
 *  加了 `synchronized (room)` 后，就好比小南在里面反锁了门睡觉，烟根本没法送进门，main 没加 synchronized 就好像 main 线程是翻窗户进来的。
 *  解决方法，使用 wait - notify 机制

**step 2**

思考下面的实现行吗，为什么？

new Thread(() -> {
        
    	synchronized (room) {
        
    		log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
    		if (!hasCigarette) {
        
    			log.debug("没烟，先歇会！");
    			try {
        
    				room.wait(2000);
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    		log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
    		if (hasCigarette) {
        
    			log.debug("可以开始干活了");
    		}
    	}
    }, "小南").start();
    	
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
    	new Thread(() -> {
        
    		synchronized (room) {
        
    			log.debug("可以开始干活了");
    		}
    	}, "其它人").start();
    }
    sleep(1);
    new Thread(() -> {
        
    	synchronized (room) {
        
    		hasCigarette = true;
    		log.debug("烟到了噢！");
    		room.notify();
    	}
    }, "送烟的").start();

输出

20:51:42.489 [小南] c.TestCorrectPosture - 有烟没？[false]
    20:51:42.493 [小南] c.TestCorrectPosture - 没烟，先歇会！
    20:51:42.493 [其它人] c.TestCorrectPosture - 可以开始干活了
    20:51:42.493 [其它人] c.TestCorrectPosture - 可以开始干活了
    20:51:42.494 [其它人] c.TestCorrectPosture - 可以开始干活了
    20:51:42.494 [其它人] c.TestCorrectPosture - 可以开始干活了
    20:51:42.494 [其它人] c.TestCorrectPosture - 可以开始干活了
    20:51:43.490 [送烟的] c.TestCorrectPosture - 烟到了噢！
    20:51:43.490 [小南] c.TestCorrectPosture - 有烟没？[true]
    20:51:43.490 [小南] c.TestCorrectPosture - 可以开始干活了

*  解决了其它干活的线程阻塞的问题
 *  但如果有其它线程也在等待条件呢？

**step 3**

new Thread(() -> {
        
    	synchronized (room) {
        
    		log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
    		if (!hasCigarette) {
        
    			log.debug("没烟，先歇会！");
    			try {
        
    				room.wait();
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    		log.debug("有烟没？[{}]", hasCigarette);
    		if (hasCigarette) {
        
    			log.debug("可以开始干活了");
    		} else {
        
    			log.debug("没干成活...");
    		}
    	}
    }, "小南").start();
    
    new Thread(() -> {
        
    	synchronized (room) {
        
    		Thread thread = Thread.currentThread();
    		log.debug("外卖送到没？[{}]", hasTakeout);
    		if (!hasTakeout) {
        
    			log.debug("没外卖，先歇会！");
    			try {
        
    				room.wait();
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    		log.debug("外卖送到没？[{}]", hasTakeout);
    		if (hasTakeout) {
        
    			log.debug("可以开始干活了");
    		} else {
        
    			log.debug("没干成活...");
    		}
    	}
    }, "小女").start();
    
    sleep(1);
    
    new Thread(() -> {
        
    	synchronized (room) {
        
    		hasTakeout = true;
    		log.debug("外卖到了噢！");
    		room.notify();
    	}
    }, "送外卖的").start();

输出

20:53:12.173 [小南] c.TestCorrectPosture - 有烟没？[false]
    20:53:12.176 [小南] c.TestCorrectPosture - 没烟，先歇会！
    20:53:12.176 [小女] c.TestCorrectPosture - 外卖送到没？[false]
    20:53:12.176 [小女] c.TestCorrectPosture - 没外卖，先歇会！
    20:53:13.174 [送外卖的] c.TestCorrectPosture - 外卖到了噢！
    20:53:13.174 [小南] c.TestCorrectPosture - 有烟没？[false]
    20:53:13.174 [小南] c.TestCorrectPosture - 没干成活...

notify 只能随机唤醒一个 WaitSet 中的线程，这时如果有其它线程也在等待，那么就可能唤醒不了正确的线程，称之为虚假唤醒

解决方法，改为 notifyAll

**step 4**

new Thread(() -> {
        
    	synchronized (room) {
        
    		hasTakeout = true;
    		log.debug("外卖到了噢！");
    		room.notifyAll();
    	}
    }, "送外卖的").start();

输出

20:55:23.978 [小南] c.TestCorrectPosture - 有烟没？[false]
    20:55:23.982 [小南] c.TestCorrectPosture - 没烟，先歇会！
    20:55:23.982 [小女] c.TestCorrectPosture - 外卖送到没？[false]
    20:55:23.982 [小女] c.TestCorrectPosture - 没外卖，先歇会！
    20:55:24.979 [送外卖的] c.TestCorrectPosture - 外卖到了噢！
    20:55:24.979 [小女] c.TestCorrectPosture - 外卖送到没？[true]
    20:55:24.980 [小女] c.TestCorrectPosture - 可以开始干活了
    20:55:24.980 [小南] c.TestCorrectPosture - 有烟没？[false]
    20:55:24.980 [小南] c.TestCorrectPosture - 没干成活...

用 notifyAll 仅解决某个线程的唤醒问题，但使用 if + wait 判断仅有一次机会，一旦条件不成立，就没有重新判断的机会了。解决方法，用 while + wait，当条件不成立，再次 wait。

**step 5**

将 if 改为 while

if (!hasCigarette) {
        
    	log.debug("没烟，先歇会！");
    	try {
        
    		room.wait();
    	} catch (InterruptedException e) {
        
    		e.printStackTrace();
    	}
    }

改动后

while (!hasCigarette) {
        
     log.debug("没烟，先歇会！");
     try {
        
     room.wait();
     } catch (InterruptedException e) {
        
     e.printStackTrace();
     }
    }

输出

20:58:34.322 [小南] c.TestCorrectPosture - 有烟没？[false]
    20:58:34.326 [小南] c.TestCorrectPosture - 没烟，先歇会！
    20:58:34.326 [小女] c.TestCorrectPosture - 外卖送到没？[false]
    20:58:34.326 [小女] c.TestCorrectPosture - 没外卖，先歇会！
    20:58:35.323 [送外卖的] c.TestCorrectPosture - 外卖到了噢！
    20:58:35.324 [小女] c.TestCorrectPosture - 外卖送到没？[true]
    20:58:35.324 [小女] c.TestCorrectPosture - 可以开始干活了
    20:58:35.324 [小南] c.TestCorrectPosture - 没烟，先歇会!

synchronized(lock) {
        
    	while(条件不成立) {
        
    		lock.wait();
    	}
     // 干活
    }
    //另一个线程
    synchronized(lock) {
        
    	lock.notifyAll();
    }

## 七、Park & Unpark ##

`park()`：暂停当前线程。

**基本使用**

它们是 LockSupport 类中的方法

// 暂停当前线程
    LockSupport.park();
    // 恢复某个线程的运行
    LockSupport.unpark(暂停线程对象)

先 park 再 unpark

Thread t1 = new Thread(() -> {
        
    	log.debug("start...");
    	sleep(1);
    	log.debug("park...");
    	LockSupport.park();
    	log.debug("resume...");
    },"t1");
    t1.start();
    sleep(2);
    log.debug("unpark...");
    LockSupport.unpark(t1);

输出

18:42:52.585 c.TestParkUnpark [t1] - start...
    18:42:53.589 c.TestParkUnpark [t1] - park...
    18:42:54.583 c.TestParkUnpark [main] - unpark...
    18:42:54.583 c.TestParkUnpark [t1] - resume...

先 unpark 再 park

Thread t1 = new Thread(() -> {
        
    	log.debug("start...");
    	sleep(2);
    	log.debug("park...");
    	LockSupport.park();
    	log.debug("resume...");
    }, "t1");
    t1.start();
    sleep(1);
    log.debug("unpark...");
    LockSupport.unpark(t1);

输出

18:43:50.765 c.TestParkUnpark [t1] - start...
    18:43:51.764 c.TestParkUnpark [main] - unpark...
    18:43:52.769 c.TestParkUnpark [t1] - park...
    18:43:52.769 c.TestParkUnpark [t1] - resume...

**特点**

与 Object 的 wait & notify 相比

*  wait，notify 和 notifyAll 必须配合 Object Monitor 一起使用，而 park，unpark 不必
 *  park & unpark 是以线程为单位来【阻塞】和【唤醒】线程，而 notify 只能随机唤醒一个等待线程，notifyAll 是唤醒所有等待线程，就不那么【精确】
 *  park & unpark 可以先 unpark，而 wait & notify 不能先 notify

## 八、重新理解线程状态转换 ##

![在这里插入图片描述][3a3a02b7b31344008026ab9ede75223f.png]  
假设有线程 `Thread t`

**A、NEW —> RUNNABLE**

*  当调用 t.start() 方法时，由 NEW --> RUNNABLE

**B、RUNNABLE <—> WAITING**

t 线程用 `synchronized(obj)` 获取了对象锁后

*  调用 obj.wait() 方法时，t 线程从 RUNNABLE --> WAITING
 *  调用 obj.notify() ， obj.notifyAll() ， t.interrupt() 时
    
     *  竞争锁成功，t 线程从 WAITING --> RUNNABLE
     *  竞争锁失败，t 线程从 WAITING --> BLOCKED

public class TestWaitNotify {
        
    	final static Object obj = new Object();
    	public static void main(String[] args) {
        
    		new Thread(() -> {
        
    			synchronized (obj) {
        
    				log.debug("执行....");
    				try {
        
    					obj.wait();
    				} catch (InterruptedException e) {
        
    					e.printStackTrace();
    				}
    				log.debug("其它代码...."); // 断点
    			}
    		},"t1").start();
    		new Thread(() -> {
        
    			synchronized (obj) {
        
    				log.debug("执行....");
    				try {
        
    					obj.wait();
    				} catch (InterruptedException e) {
        
    					e.printStackTrace();
    				}
    				log.debug("其它代码...."); // 断点
    			}
    		},"t2").start();
    			
    	    sleep(0.5);
    		log.debug("唤醒 obj 上其它线程");
    		synchronized (obj) {
        
    			obj.notifyAll(); // 唤醒obj上所有等待线程 断点
    		}
    	}
    }

**C、RUNNABLE <–> WAITING**

*  当前线程调用 `t.join()` 方法时，当前线程从 RUNNABLE --> WAITING
    
     *  注意是当前线程在t 线程对象的监视器上等待
 *  t 线程运行结束，或调用了当前线程的 `interrupt()` 时，当前线程从 WAITING --> RUNNABLE

**D、RUNNABLE <–> WAITING**

*  当前线程调用 LockSupport.park() 方法会让当前线程从RUNNABLE --> WAITING
 *  调用 LockSupport.unpark(目标线程) 或调用了线程 的 interrupt() ，会让目标线程从 WAITING -->RUNNABLE

**E、RUNNABLE <–> TIMED\_WAITING**

t 线程用 synchronized(obj) 获取了对象锁后

*  调用 `obj.wait(long n)` 方法时，t 线程从 RUNNABLE --> TIMED\_WAITING
 *  t 线程等待时间超过了 n 毫秒，或调用 obj.notify() ，obj.notifyAll() ， t.interrupt() 时
    
     *  竞争锁成功，t 线程从 TIMED\_WAITING --> RUNNABLE
     *  竞争锁失败，t 线程从 TIMED\_WAITING --> BLOCKED

**F、RUNNABLE <–> TIMED\_WAITING**

*  当前线程调用 t.join(long n) 方法时，当前线程从 RUNNABLE --> TIMED\_WAITING
    
     *  注意是当前线程在t 线程对象的监视器上等待
 *  当前线程等待时间超过了 n 毫秒，或t 线程运行结束，或调用了当前线程的 interrupt() 时，当前线程从 TIMED\_WAITING --> RUNNABLE

**G、RUNNABLE <–> TIMED\_WAITING**

*  当前线程调用 Thread.sleep(long n) ，当前线程从 RUNNABLE --> TIMED\_WAITING
 *  当前线程等待时间超过了 n 毫秒，当前线程从 TIMED\_WAITING --> RUNNABLE

**H、RUNNABLE <–> TIMED\_WAITING**

*  当前线程调用 `LockSupport.parkNanos(long nanos)` 或 `LockSupport.parkUntil(long millis)` 时，当前线程从 RUNNABLE --> TIMED\_WAITING
 *  调用 LockSupport.unpark(目标线程) 或调用了线程 的 interrupt() ，或是等待超时，会让目标线程从 TIMED\_WAITING–> RUNNABLE

**I、RUNNABLE <–> BLOCKED**

*  t 线程用 `synchronized(obj)` 获取了对象锁时如果竞争失败，从 RUNNABLE --> BLOCKED
 *  持 obj 锁线程的同步代码块执行完毕，会唤醒该对象上所有 BLOCKED 的线程重新竞争，如果其中 t 线程竞争  
    成功，从 BLOCKED --> RUNNABLE ，其它失败的线程仍然 BLOCKED

**J、RUNNABLE <–> TERMINATED**

当前线程所有代码运行完毕，进入 TERMINATED

## 九、多把锁 ##

**多把不相干的锁**

一间大屋子有两个功能：睡觉、学习，互不相干。  
现在小南要学习，小女要睡觉，但如果只用一间屋子(一个对象锁) 的话，那么并发度很低

解决方法是准备多个房间（多个对象锁）

例如

class BigRoom {
        
    	public void sleep() {
        
    		synchronized (this) {
        
    			log.debug("sleeping 2 小时");
    			Sleeper.sleep(2);
    		}
    	}
    	public void study() {
        
    		synchronized (this) {
        
    			log.debug("study 1 小时");
    			Sleeper.sleep(1);
    		}
    	}
    }

执行

BigRoom bigRoom = new BigRoom();
    new Thread(() -> {
        
    	bigRoom.compute();
    },"小南").start();
    new Thread(() -> {
        
    	bigRoom.sleep();
    },"小女").start();

某次结果

12:13:54.471 [小南] c.BigRoom - study 1 小时
    12:13:55.476 [小女] c.BigRoom - sleeping 2 小时

改进

class BigRoom {
        
    	private final Object studyRoom = new Object();
    	private final Object bedRoom = new Object();
    	public void sleep() {
        
    		synchronized (bedRoom) {
        
    			log.debug("sleeping 2 小时");
    			Sleeper.sleep(2);
    		}
    	}
    	public void study() {
        
    		synchronized (studyRoom) {
        
    			log.debug("study 1 小时");
    			Sleeper.sleep(1);
    		}
    	}
    }

某次执行结果

12:15:35.069 [小南] c.BigRoom - study 1 小时
    12:15:35.069 [小女] c.BigRoom - sleeping 2 小时

将锁的粒度细分

*  好处，是可以增强并发度
 *  坏处，如果一个线程需要同时获得多把锁，就容易发生死锁

## 十、活跃性 ##

**死锁**

有这样的情况：一个线程需要同时获取多把锁，这时就容易发生死锁

> t1 线程 获得 A对象 锁，接下来想获取 B对象 的锁 t2 线程 获得 B 对象锁，接下来想获取 A对象的锁

例：

Object A = new Object();
    Object B = new Object();
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        
    	synchronized (A) {
        
    		log.debug("lock A");
    		sleep(1);
    		synchronized (B) {
        
    			log.debug("lock B");
    			log.debug("操作...");
    		}
    	}
    }, "t1");
    
    Thread t2 = new Thread(() -> {
        
    	synchronized (B) {
        
    		log.debug("lock B");
    		sleep(0.5);
    		synchronized (A) {
        
    			log.debug("lock A");
    			log.debug("操作...");
    		}
    	}
    }, "t2");
    t1.start();
    t2.start();

结果

12:22:06.962 [t2] c.TestDeadLock - lock B
    12:22:06.962 [t1] c.TestDeadLock - lock A

**定位死锁**

检测死锁可以使用 jconsole工具，或者使用 jps 定位进程 id，再用 jstack 定位死锁：

cmd > jps
    Picked up JAVA_TOOL_OPTIONS: -Dfile.encoding=UTF-8
    12320 Jps
    22816 KotlinCompileDaemon
    33200 TestDeadLock // JVM 进程
    11508 Main
    28468 Launcher

cmd > jstack 33200
    Picked up JAVA_TOOL_OPTIONS: -Dfile.encoding=UTF-8
    2018-12-29 05:51:40
    Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.91-b14 mixed mode):
    
    "DestroyJavaVM" #13 prio=5 os_prio=0 tid=0x0000000003525000 nid=0x2f60 waiting on condition [0x0000000000000000]
       java.lang.Thread.State: RUNNABLE
    
    "Thread-1" #12 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000001eb69000 nid=0xd40 waiting for monitor entry
    [0x000000001f54f000]
       java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
    	   at thread.TestDeadLock.lambda$main$1(TestDeadLock.java:28)
    	   - waiting to lock <0x000000076b5bf1c0> (a java.lang.Object)
    	   - locked <0x000000076b5bf1d0> (a java.lang.Object)
    	   at thread.TestDeadLock$$Lambda$2/883049899.run(Unknown Source)
    	   at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
    
    "Thread-0" #11 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000001eb68800 nid=0x1b28 waiting for monitor entry
    [0x000000001f44f000]
      java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
      	  at thread.TestDeadLock.lambda$main$0(TestDeadLock.java:15)
          - waiting to lock <0x000000076b5bf1d0> (a java.lang.Object)
          - locked <0x000000076b5bf1c0> (a java.lang.Object)
          at thread.TestDeadLock$$Lambda$1/495053715.run(Unknown Source)
          at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
    
    // 略去部分输出
    Found one Java-level deadlock:
    =============================
    "Thread-1":
      waiting to lock monitor 0x000000000361d378 (object 0x000000076b5bf1c0, a java.lang.Object),
      which is held by "Thread-0"
    "Thread-0":
      waiting to lock monitor 0x000000000361e768 (object 0x000000076b5bf1d0, a java.lang.Object),
      which is held by "Thread-1"
    
    Java stack information for the threads listed above:
    ===================================================
    "Thread-1":
    		at thread.TestDeadLock.lambda$main$1(TestDeadLock.java:28)
    		- waiting to lock <0x000000076b5bf1c0> (a java.lang.Object)
    		- locked <0x000000076b5bf1d0> (a java.lang.Object)
    		at thread.TestDeadLock$$Lambda$2/883049899.run(Unknown Source)
    		at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
    "Thread-0":
    		at thread.TestDeadLock.lambda$main$0(TestDeadLock.java:15)
    		- waiting to lock <0x000000076b5bf1d0> (a java.lang.Object)
    		- locked <0x000000076b5bf1c0> (a java.lang.Object)
    		at thread.TestDeadLock$$Lambda$1/495053715.run(Unknown Source)
    		at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
    
    Found 1 deadlock.

*  避免死锁要注意加锁顺序
 *  另外如果由于某个线程进入了死循环，导致其它线程一直等待，对于这种情况 linux 下可以通过 top 先定位到 CPU 占用高的 Java 进程，再利用 top -Hp 进程id 来定位是哪个线程，最后再用 jstack 排查

**活锁**

活锁出现在两个线程互相改变对方的结束条件，最后谁也无法结束，例如

public class TestLiveLock {
        
    	static volatile int count = 10;
    	static final Object lock = new Object();
    	public static void main(String[] args) {
        
    		new Thread(() -> {
        
    			// 期望减到 0 退出循环
    			while (count > 0) {
        
    				sleep(0.2);
    				count--;
    				log.debug("count: {}", count);
    			}
    		}, "t1").start();
    		new Thread(() -> {
        
    			// 期望超过 20 退出循环
    			while (count < 20) {
        
    				sleep(0.2);
    				count++;
    				log.debug("count: {}", count);
    			}
    		}, "t2").start();
    	}
    }

**饥饿**

很多教程中把饥饿定义为，一个线程由于优先级太低，始终得不到 CPU 调度执行，也不能够结束，饥饿的情况不易演示，讲读写锁时会涉及饥饿问题。

下面我讲一下我遇到的一个线程饥饿的例子，先来看看使用顺序加锁的方式解决之前的死锁问题。

![在这里插入图片描述][16dc16ba638243b8ba83579635b94832.png]  
顺序加锁的解决方案

![在这里插入图片描述][bac7af9e5a084526b7466718c5df35c5.png]

## 十一、ReentrantLock ##

相对于 synchronized 它具备如下特点

*  可中断
 *  可以设置超时时间
 *  可以设置为公平锁
 *  支持多个条件变量  
    与 synchronized 一样，都支持可重入

基本语法

// 获取锁
    reentrantLock.lock();
    try {
        
     	// 临界区
    } finally {
        
    	// 释放锁
    	reentrantLock.unlock();
    }

**可重入**

可重入是指同一个线程如果首次获得了这把锁，那么因为它是这把锁的拥有者，因此有权利再次获取这把锁。

如果是不可重入锁，那么第二次获得锁时，自己也会被锁挡住。

static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    public static void main(String[] args) {
        
    	method1();
    }
    public static void method1() {
        
    	lock.lock();
    	try {
        
    		log.debug("execute method1");
    		method2();
    	} finally {
        
    		lock.unlock();
    	}
    }
    public static void method2() {
        
    	lock.lock();
    	try {
        
    		log.debug("execute method2");
    		method3();
    	} finally {
        
    		lock.unlock();
    	}
    }
    public static void method3() {
        
    	lock.lock();
    	try {
        
    		log.debug("execute method3");
    	} finally {
        
    		lock.unlock();
    	}
    }

输出

17:59:11.862 [main] c.TestReentrant - execute method1
    17:59:11.865 [main] c.TestReentrant - execute method2
    17:59:11.865 [main] c.TestReentrant - execute method3

**可打断**

示例

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        
    	log.debug("启动...");
    	try {
        
    		lock.lockInterruptibly();
    	} catch (InterruptedException e) {
        
    		e.printStackTrace();
    		log.debug("等锁的过程中被打断");
    	    return;
    	}
    	try {
        
    		log.debug("获得了锁");
    	} finally {
        
    		lock.unlock();
    	}
    }, "t1");
    
    lock.lock();
    log.debug("获得了锁");
    t1.start();
    try {
        
    	sleep(1);
    	t1.interrupt();
    	log.debug("执行打断");
    } finally {
        
    	lock.unlock();
    }

输出

18:02:40.520 [main] c.TestInterrupt - 获得了锁
    18:02:40.524 [t1] c.TestInterrupt - 启动...
    18:02:41.530 [main] c.TestInterrupt - 执行打断
    java.lang.InterruptedException
     at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.doAcquireInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:898)
     at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:1222)
     at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.lockInterruptibly(ReentrantLock.java:335)
     at cn.itcast.n4.reentrant.TestInterrupt.lambda$main$0(TestInterrupt.java:17)
     at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
    18:02:41.532 [t1] c.TestInterrupt - 等锁的过程中被打断

注意如果是不可中断模式，那么即使使用了 interrupt 也不会让等待中断

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        
    	log.debug("启动...");
    	lock.lock();
    	try {
        
    		log.debug("获得了锁");
    	} finally {
        
    		lock.unlock();
    	}
    }, "t1");
    lock.lock();
    log.debug("获得了锁");
    t1.start();
    try {
        
    	sleep(1);
    	t1.interrupt();
    	log.debug("执行打断");
    	sleep(1);
    } finally {
        
    	log.debug("释放了锁");
    	lock.unlock();
    }

输出

18:06:56.261 [main] c.TestInterrupt - 获得了锁
    18:06:56.265 [t1] c.TestInterrupt - 启动...
    18:06:57.266 [main] c.TestInterrupt - 执行打断 // 这时 t1 并没有被真正打断, 而是仍继续等待锁
    18:06:58.267 [main] c.TestInterrupt - 释放了锁
    18:06:58.267 [t1] c.TestInterrupt - 获得了锁

**锁超时**

立刻失败

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        
    	log.debug("启动...");
    	if (!lock.tryLock()) {
        
    		log.debug("获取立刻失败，返回");
    		return;
    	}
    	try {
        
    		log.debug("获得了锁");
    	} finally {
        
    		lock.unlock();
    	}
    }, "t1");
    lock.lock();
    log.debug("获得了锁");
    t1.start();
    try {
        
    	sleep(2);
    } finally {
        
    	lock.unlock();
    }

输出

18:15:02.918 [main] c.TestTimeout - 获得了锁
    18:15:02.921 [t1] c.TestTimeout - 启动...
    18:15:02.921 [t1] c.TestTimeout - 获取立刻失败，返回

超时失败

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        
    	log.debug("启动...");
    	try {
        
    		if (!lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
        
    			log.debug("获取等待 1s 后失败，返回");
    			return;
    		}
    	} catch (InterruptedException e) {
        
    		e.printStackTrace();
    	}
    	try {
        
    		log.debug("获得了锁");
    	} finally {
        
    		lock.unlock();
    	}
    }, "t1");
    lock.lock();
    log.debug("获得了锁");
    t1.start();
    try {
        
    	sleep(2);
    } finally {
        
    	lock.unlock();
    }

输出

18:19:40.537 [main] c.TestTimeout - 获得了锁
    18:19:40.544 [t1] c.TestTimeout - 启动...
    18:19:41.547 [t1] c.TestTimeout - 获取等待 1s 后失败，返回

使用 tryLock 解决哲学家就餐问题

class Chopstick extends ReentrantLock {
        
    	String name;
    	public Chopstick(String name) {
        
    		this.name = name;
     	}
     	@Override
     	public String toString() {
        
     		return "筷子{" + name + '}';
     	}
    }

class Philosopher extends Thread {
        
    	Chopstick left;
    	Chopstick right;
    	public Philosopher(String name, Chopstick left, 	Chopstick right) {
        
    		super(name);
    		this.left = left;
    		this.right = right;
    	}
    	@Override
    	public void run() {
        
    		while (true) {
        
    			// 尝试获得左手筷子
    			if (left.tryLock()) {
        
    				try {
        
    					// 尝试获得右手筷子
    					if (right.tryLock()) {
        
    						try {
        
    							eat();
    						} finally {
        
    							right.unlock();
    						}
    					}
    				} finally {
        
    					left.unlock();
    				}
    			}
    		}
    	}
    
    	private void eat() {
        
    		log.debug("eating...");
    		Sleeper.sleep(1);
    	}
    }

**公平锁**

ReentrantLock 默认是不公平的

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(false);
    lock.lock();
    for (int i = 0; i < 500; i++) {
        
    	new Thread(() -> {
        
    		lock.lock();
    		try {
        
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " running...");
    		} finally {
        
    			lock.unlock();
    		}
    	}, "t" + i).start();
    }
    // 1s 之后去争抢锁
    Thread.sleep(1000);
    new Thread(() -> {
        
    	System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start...");
    	lock.lock();
    	try {
        
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " running...");
    	} finally {
        
    		lock.unlock();
    	}
    }, "强行插入").start();
    lock.unlock();

强行插入，有机会在中间输出

t39 running...
    t40 running...
    t41 running...
    t42 running...
    t43 running...
    强行插入 start...
    强行插入 running...
    t44 running...
    t45 running...
    t46 running...
    t47 running...
    t49 running...

改为公平锁后

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);

强行插入，总是在最后输出

t465 running...
    t464 running...
    t477 running...
    t442 running...
    t468 running...
    t493 running...
    t482 running...
    t485 running...
    t481 running...
    强行插入 running...

公平锁一般没有必要，会降低并发度，后面分析原理时会讲解

**条件变量**

synchronized 中也有条件变量，就是我们讲原理时那个 waitSet 休息室，当条件不满足时进入 waitSet 等待  
ReentrantLock 的条件变量比 synchronized 强大之处在于，它是支持多个条件变量的，这就好比

*  synchronized 是那些不满足条件的线程都在一间休息室等消息
 *  而 ReentrantLock 支持多间休息室，有专门等烟的休息室、专门等早餐的休息室、唤醒时也是按休息室来唤醒

使用要点：

*  await 前需要获得锁
 *  await 执行后，会释放锁，进入 conditionObject 等待
 *  await 的线程被唤醒（或打断、或超时）取重新竞争 lock 锁
 *  竞争 lock 锁成功后，从 await 后继续执行

例子：

static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    static Condition waitCigaretteQueue = lock.newCondition();
    static Condition waitbreakfastQueue = lock.newCondition();
    static volatile boolean hasCigrette = false;
    static volatile boolean hasBreakfast = false;
    public static void main(String[] args) {
        
    	new Thread(() -> {
        
    		try {
        
    			lock.lock();
    			while (!hasCigrette) {
        
    				try {
        
    					waitCigaretteQueue.await();
    				} catch (InterruptedException e) {
        
    					e.printStackTrace();
    				}
    			}
    			log.debug("等到了它的烟");
    		} finally {
        
    			lock.unlock();
    		}
    	}).start();
    	new Thread(() -> {
        
    		try {
        
    			lock.lock();
    			while (!hasBreakfast) {
        
    				try {
        
    					waitbreakfastQueue.await();
    				} catch (InterruptedException e) {
        
    					e.printStackTrace();
    				}
    			}
    			log.debug("等到了它的早餐");
    		} finally {
        
    			lock.unlock();
    		}
    	}).start();
    	sleep(1);
    	sendBreakfast();
    	sleep(1);
    	sendCigarette();
    }
    private static void sendCigarette() {
        
    	lock.lock();
    	try {
        
    		log.debug("送烟来了");
    		hasCigrette = true;
    		waitCigaretteQueue.signal();
    	} finally {
        
    		lock.unlock();
    	}
    }
    private static void sendBreakfast() {
        
    	lock.lock();
    	try {
        
    		log.debug("送早餐来了");
    		hasBreakfast = true;
    		waitbreakfastQueue.signal();
    	} finally {
        
    		lock.unlock();
    	}
    }

输出

18:52:27.680 [main] c.TestCondition - 送早餐来了
    18:52:27.682 [Thread-1] c.TestCondition - 等到了它的早餐
    18:52:28.683 [main] c.TestCondition - 送烟来了
    18:52:28.683 [Thread-0] c.TestCondition - 等到了它的烟

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[e77abc4c70364c2cbc08f5c158ad0f96.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/03/a2e0dc0a2dde4301a643855fd8144a3a.png
[409d1bc049c0401ab2c24cf83bbc8b3e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/03/bee387bf21a8498f9522ff9499863f5d.png
[041615f278c04530ad793990a8ce1bce.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/03/77cd8518dd1e49fd9ecbc86c252a081d.png
[7e3eb01f4e7d41c69f6efd08e0962921.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/03/3366c09f8eef459f8dbae96fe53255ad.png
[3a3a02b7b31344008026ab9ede75223f.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/03/0ae98bdd93ec4d4994464e043cc6fe9a.png
[16dc16ba638243b8ba83579635b94832.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/03/8f5eaa5a101f411ea8fdbadea8547bfd.png
[bac7af9e5a084526b7466718c5df35c5.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/03/913b4f3554c3415e92e1a0387910ec4f.png