JUC

一、Lock基本使用

ReentrantLock（重入锁） ReentrantReadWriteLock（读写锁）

二、ReentrantLock原理

基本概念

1. 可重入，即同一个线程可以多次获取同一把锁而不导致死锁
2. 公平锁和非公平锁，默认是非公平锁
3. 非公平锁代码体现，一开始会尝试去抢占锁，有compareAndSetState方法
4. 公平锁代码体现，没有前面的抢占逻辑，没有compareAndSetState方法

设计原理

1. 获得锁和唤醒过程
2. 基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer）实现
   1. 定义：AQS 使用一个 FIFO 队列来管理尝试获取锁但未能成功的线程，并使用了一个整型变量表示锁的状态
   2. AQS状态管理，AQS定义两个属性
      1. 有一个volatile修饰的整型变量state，state=0表示无锁，state可以重入获取
      2. execlusiveOwnerThread，存储当前获得锁线程
   3. 队列机制：
      1. 当一个线程尝试获取锁但失败时，它会被封装成一个Node节点加入到 AQS 维护的同步队列尾部。每个节点都有pre和next指针，以便于线程之间的协调。队列中的线程会按照 FIFO 的顺序尝试获取锁。
      2. 当持有同步状态的线程执行完任务后调用了相应的释放锁，AQS将从等待队列的头部开始，唤醒第一个节点对应的线程，并允许它再次尝试获取同步状态
      4. Node节点定义和属性
         1. waitStatus，节点状态，包括：SIGNAL、
         2. thread，当前线程
   4. 阻塞和唤醒原理：
      1. 通过lockSupport的park();和unPark(threadId);
   5. AQS为什么是安全的
      1. 原子变量操作
         AQS使用了一个单一的int类型的volatile变量state来表示同步状态。compareAndSetState(int expect, int update)方法进行访问和修改。其中，compareAndSetState方法利用了CAS（Compare And Swap）机制，这是一种底层硬件支持的原子操作，能够在不使用锁的情况下实现对共享变量的安全更新。这意味着即使多个线程同时尝试修改state，也能够确保任意时刻只有一个线程能成功修改其值，从而避免了竞态条件。
      2. 内存屏障
         为了防止编译器优化或CPU乱序执行导致的数据一致性问题，AQS在关键位置插入了内存屏障（Memory Barrier）。这些屏障确保了某些指令不会被重排序，并强制刷新缓存到主内存，使得所有线程都能看到最新的状态变更。这对于维护同步状态的一致性至关重要。
      3. FIFO等待队列
         当一个线程试图获取同步状态但失败时（例如，因为另一个线程已经持有锁），该线程将被封装成一个节点并加入到一个由AQS管理的FIFO双向链表中等待。这种队列结构确保了线程可以按照申请锁的顺序依次获得锁，避免了饥饿现象的发生。此外，AQS还通过自旋与阻塞相结合的方式提高了性能：如果预计很快就能获取到锁，线程可能会先进行短暂的自旋；否则，则会被挂起以节省资源。
      4. 线程的唤醒
         一旦持有锁的线程释放了同步状态，AQS会从等待队列头部移除第一个节点，并尝试将其对应的线程唤醒。这样做的好处是保证了公平性，即最先请求锁的线程将优先获得锁。同时，这也意味着在高并发环境下，虽然可能有多个线程竞争同一把锁，但由于存在这样一个有序的调度机制，依然可以保证系统的稳定性和高效性。
3. 其他
   1. Sync：这是ReentrantLoc的核心组件，继承自 AQS。它定义了加锁和解锁的基本行为。
   2. NonfairSync 和 FairSync：这两个类分别实现了非公平锁和公平锁的具体逻辑。它们都是 Sync 的子类，提供了不同的策略来处理锁的竞争。

三、Condition条件控制

Java中的Condition接口是并发包中的一部分，它为线程间的协调提供了比Object.wait()和Object.notify()更强大的功能。

基本概念

1. Condition接口通常和Lock一起搭配使用，用来实现等待/通知模式。

同步队列和等待队列

1. 同步队列，这是由AbstractQueuedSynchronizer（AQS）管理的一个FIFO队列，用于排队那些尝试获取锁但暂时未能成功的线程。（是一个双向链表）
2. 等待队列，这是由ConditionObject（实现了Condition接口的具体类）管理的另一个FIFO队列，用于排队那些调用了await()方法而进入等待状态的线程。（是一个单向链表）

执行细节

1. 当一个已经持有锁的线程调用Condition对象的await()方法时

   ，会发生以下操作：

   1. 它会释放持有的锁
   2. 封装成一个Node.CONDITION节点类型，并加入到等待队列中（尾部），进入等待状态
   3. 直到其他线程调用同一个Condition的signal()或signalAll()方法
2. 当某个线程调用Condition对象的signal()或signalAll()方法时

   ，会发生以下操作：

   1. 等待队列头部的一个线程会被选中，并从等待队列移除
   2. 重新插入到同步队列（AQS）的尾部，准备再次尝试竞争锁
   3. 被唤醒的线程不会立即执行，需要与其他已经在同步队列（AQS）的现成竞争锁