独享还是共享，你选择哪一种锁
前言
今天博主将为大家分享独享还是共享，你选择哪一种锁？（独享锁/共享锁），不喜勿喷，如有异议欢迎讨论！
有一个强大的地基才能写出健壮的程序！
顾名思义，独享，只能被一个线程 所持有，而共享，就是说可以被多个线程所共有。
锁的分类
公平锁/非公平锁
- 可重入锁
- 独享锁/共享锁
- 互斥锁/读写锁
- 乐观锁/悲观锁
- 分段锁
- 偏向锁/轻量级锁/重量级锁
- 自旋锁
独享锁
独享锁其实有很多名称的，有人称它为独享锁，有人也称它为独占锁，其实大致上都是一个意思，
独享锁，只能够被一个线程所持有，
而他的实例我们之前的公平锁和非公平锁也都说过一次，我们可以再看一下这个实例，
ReentrantLock(独享)
ReentrantLock是基于AQS来实现的，那什么是AQS呢？
AQS全称AbstractQueuedSynchronizer,如果说使用翻译软件来看“摘要排队同步器”，但是很多人喜欢称它为抽象队列同步器。 其实叫什么倒是没有那么重要，只要记住英文，这才是最重要的。
AQS它定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架，很多类都是依赖于AQS来比如说我们一会将要介绍的ReentrantLock。
/*
查询是否有任何线程正在等待与此锁相关联的给定条件。
请注意，由于超时和*中断可能随时发生，
此方法主要用于监视系统状态
*/
public boolean hasWaiters(Condition condition) {
if (condition == null)
throw new NullPointerException();
if (!(condition instanceof AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject))
throw new IllegalArgumentException("not owner");
return sync.hasWaiters((AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject)condition);
}
这里就指明了我们说的ReentrantLock是依赖AQS的，而AQS它是JUC并发包中的一个核心的一个组件。 也是不可或缺的组件。
AQS解决了子啊实现同步器时涉及当的大量细节问题，例如获取同步状态、FIFO同步队列。基于AQS来构建同步器可以带来很多好处。它不仅能够极大地减少实现工作，而且也不必处理在多个位置上发生的竞争问题。
在基于AQS构建的同步器中，只能在一个时刻发生阻塞，从而降低上下文切换的开销，提高了吞吐量
AQS的主要使用方式是继承，子类通过继承同步器并实现它的抽象方法来管理同步状态。
public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
extends AbstractOwnableSynchronizer
implements java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = 7373984972572414691L;
而它典型的例子ReentrantLock中：
使用一个int类型的成员变量state来表示同步状态，当state>0时表示已经获取了锁
这就是我们之前看的int c = getState()；
而当c等于0的时候说明当前没有线程占有锁，它提供了三个方法（getState()、setState(int newState)、compareAndSetState(int expect,int update)）来对同步状态state进行操作，所以AQS可以确保对state的操作是安全的。
关于AQS我就解释这么多把，如果想深入了解的可以仔细的研究一下，而在这个ReentrantLock中的源码是这样的
/**
它默认是非公平锁
*/
public ReentrantLock() {
sync = new NonfairSync();
}
/**
创建ReentrantLock，公平锁or非公平锁
*/
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
/**
而他会分别调用lock方法和unlock方法来释放锁
*/
public void lock() {
sync.lock();
}
public void unlock() {
sync.release(1);
}
但是其实他不仅仅是会调用lock和unlock方法，因为我们的线程不可能一点问题没有，如果说进入到了waiting状态，在这个时候如果没有unpark()方法，就没有办法来唤醒他， 所以，也就接踵而至出现了tryLock(),tryLock(long,TimeUnit)来做一些尝试加锁或者说是超市来满足某些特定的场景的需求了。
ReentrantLock会保证method-body在同一时间只有一个线程在执行这段代码，或者说，同一时刻只有一个线程的lock方法会返回。其余线程会被挂起，直到获取锁。
从这里我们就能看出，其实ReentrantLock实现的就是一个独占锁的功能：有且只有一个线程获取到锁，其余线程全部挂起，直到该拥有锁的线程释放锁，被挂起的线程被唤醒重新开始竞争锁。
而在源码中通过AQS来获取独享锁是通过调用acquire方法，其实这个方法是阻塞的,
/**
*以独占模式获取，忽略中断。通过至少调用tryAcquire实现
成功返回。否则线程排队，可能重复阻塞和解除阻塞，
调用tryAcquire直到成功。
此方法可用于实现方法lock。
*/
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
它通过tryAcquire（由子类Sync实现）尝试获取锁，这也是上面源码中的lock方法的实现步骤
而没有获取到锁则调用AQS的acquireQueued方法：
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
setHead(node);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return interrupted;
}
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
这段的意思大致就是说 当前驱节点是头节点，并且独占时才返回
而在下面的if判断中，他会去进行阻塞，而且还要去判断是否打断，如果我们的节点状态是Node.SIGNAL时， 完蛋了，线程将会执行parkAndCheckInterrupt方法，知道有线程release的时候，这时候就会进行一个unpark来循环的去获取锁。 而这个方法通过LockSupport.park(this)将当前的线程挂起到WATING的状态，就需要我们去执行unpark方法了来唤醒他，也就是我说的那个release， 通过这样的一种FIFO机制的等待就实现了LOCK的操作。
这上面的代码只是进行加锁，但是没有释放锁，如果说我们获得了锁不进行释放，那么很自然的出现一种情况，死锁！
所以必须要进行一个释放，
我们来看看内部是怎么释放锁的
public void unlock() { sync.release(1); }
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
if (h != null && h.waitStatus != 0)
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}
unlock方法间接调用AQS的release(1)来完成释放
tryRelease(int)方法进行了特殊的判定，如果成立则会将head传入unparkSuccessor(Node) 方法中并且返回true，否则返回的就是false。
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
if (h != null && h.waitStatus != 0)
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}
而他在执行了unparkSuccessor方法中的时候，就已经意味着要真正的释放锁了。 这其实就是独享锁进行获取锁和释放锁的一个过程！有兴趣的可以去源码中把注释翻译一下看看。
共享锁
从我们之前的独享所就能看得出来，独享锁是使用的一个状态来进行锁标记的，共享锁其实也差不多，但是JAVA中有不想定力两个状态，所以区别出现了， 他们的锁状态时不一样的。
基本的流程是一样的，主要区别在于判断锁获取的条件上，由于是共享锁，也就允许多个线程同时获取，所以同步状态的数量同时的大于1的，如果同步状态为非0，则线程就可以获取锁，只有当同步状态为0时，才说明共享数量的锁已经被全部获取，其余线程只能等待。
最典型的就是ReentrantReadWriteLock里的读锁，它的读锁是可以被共享的，但是它的写锁确每次只能被独占。
我们来看一下他的获取锁和释放锁的代码体现。
//获取锁指定离不开这个lock方法，
public void lock() {
sync.acquireShared(1);
}
//acquireShared()首先会通过tryAcquireShared()来尝试获取锁。
//如果说获取不到那么他就回去执行 doAcquireShared(arg);直到获取到锁才会返回
//你看方法名do是不是想到了do-while呢？
public final void acquireShared(int arg) {
if (tryAcquireShared(arg) < 0)
doAcquireShared(arg);
}
// tryAcquireShared()来尝试获取锁。
protected int tryAcquireShared(int arg) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
//只有这个方法获取到锁了才会进行返回
private void doAcquireShared(int arg) {
final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();
if (p == head) {
int r = tryAcquireShared(arg);
if (r >= 0) {
setHeadAndPropagate(node, r);
p.next = null; // help GC
if (interrupted)
selfInterrupt();
failed = false;
return;
}
}
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
//上面的这些方法全部都是在AbstractQueuedSynchronizer中
//而他通过Sync来调用的acquireShared
//而Sync则是继承的AbstractQueuedSynchronizer
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer
而他调用的tryAcquireShared则是在ReentrantReadWriteLock中
protected final int tryAcquireShared(int unused) {
Thread current = Thread.currentThread();
//获取状态
int c = getState();
//如果说锁状态不是0 并且获取锁的线程不是current线程 返回-1
if (exclusiveCount(c) != 0 &&
getExclusiveOwnerThread() != current)
return -1;
//统计读锁的次数
int r = sharedCount(c);
//若无需等待，并且共享读锁共享次数小于MAX_COUNT，则会把锁的共享次数加一，
//否则他会去执行fullTryAcquireShared
if (!readerShouldBlock() &&
r < MAX_COUNT &&
compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) {
if (r == 0) {
firstReader = current;
firstReaderHoldCount = 1;
} else if (firstReader == current) {
firstReaderHoldCount++;
} else {
HoldCounter rh = cachedHoldCounter;
if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
cachedHoldCounter = rh = readHolds.get();
else if (rh.count == 0)
readHolds.set(rh);
rh.count++;
}
return 1;
}
return fullTryAcquireShared(current);
}
/** fullTryAcquireShared()会根据是否需要阻塞等待
读取锁的共享计数是否超过限制”等等进行处理。
如果不需要阻塞等待，并且锁的共享计数没有超过限制，
则通过CAS尝试获取锁，并返回1。*/
final int fullTryAcquireShared(Thread current) {
/*
* This code is in part redundant with that in
* tryAcquireShared but is simpler overall by not
* complicating tryAcquireShared with interactions between
* retries and lazily reading hold counts.
*/
HoldCounter rh = null;
for (;;) {
int c = getState();
if (exclusiveCount(c) != 0) {
if (getExclusiveOwnerThread() != current)
return -1;
// else we hold the exclusive lock; blocking here
// would cause deadlock.
} else if (readerShouldBlock()) {
// Make sure we're not acquiring read lock reentrantly
if (firstReader == current) {
// assert firstReaderHoldCount > 0;
} else {
if (rh == null) {
rh = cachedHoldCounter;
if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current)) {
rh = readHolds.get();
if (rh.count == 0)
readHolds.remove();
}
}
if (rh.count == 0)
return -1;
}
}
if (sharedCount(c) == MAX_COUNT)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
if (compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) {
if (sharedCount(c) == 0) {
firstReader = current;
firstReaderHoldCount = 1;
} else if (firstReader == current) {
firstReaderHoldCount++;
} else {
if (rh == null)
rh = cachedHoldCounter;
if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
rh = readHolds.get();
else if (rh.count == 0)
readHolds.set(rh);
rh.count++;
cachedHoldCounter = rh; // cache for release
}
return 1;
}
}
}
以上的源码就是共享锁的一个获取锁的过程
接下来肯定是要进行锁的释放了
unlock()
public void unlock() {
sync.releaseShared(1);
}
//和获取锁的过程类似，他首先会通过tryReleaseShared()去尝试释放共享锁。尝试成功，则直接返回；尝试失败，
//则通过doReleaseShared()去释放共享锁。
public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) {
doReleaseShared();
return true;
}
return false;
}
//是尝试释放共享锁第一步。
protected final boolean tryReleaseShared(int unused) {
Thread current = Thread.currentThread();
if (firstReader == current) {
// assert firstReaderHoldCount > 0;
if (firstReaderHoldCount == 1)
firstReader = null;
else
firstReaderHoldCount--;
} else {
HoldCounter rh = cachedHoldCounter;
if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
rh = readHolds.get();
int count = rh.count;
if (count <= 1) {
readHolds.remove();
if (count <= 0)
throw unmatchedUnlockException();
}
--rh.count;
}
for (;;) {
int c = getState();
int nextc = c - SHARED_UNIT;
if (compareAndSetState(c, nextc))
// Releasing the read lock has no effect on readers,
// but it may allow waiting writers to proceed if
// both read and write locks are now free.
return nextc == 0;
}
}
//持续执行释放共享锁
private void doReleaseShared() {
/*
* Ensure that a release propagates, even if there are other
* in-progress acquires/releases. This proceeds in the usual
* way of trying to unparkSuccessor of head if it needs
* signal. But if it does not, status is set to PROPAGATE to
* ensure that upon release, propagation continues.
* Additionally, we must loop in case a new node is added
* while we are doing this. Also, unlike other uses of
* unparkSuccessor, we need to know if CAS to reset status
* fails, if so rechecking.
*/
for (;;) {
Node h = head;
if (h != null && h != tail) {
int ws = h.waitStatus;
if (ws == Node.SIGNAL) {
if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
continue; // loop to recheck cases
unparkSuccessor(h);
}
else if (ws == 0 &&
!compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
continue; // loop on failed CAS
}
if (h == head) // loop if head changed
break;
}
}
以上的代码就是共享锁和非共享锁的源码。需要注意的时候，在这里其实很乱，有些方法是定义在ReentrantReadWriteLock中的， 而有一些方法是定义在AbstractQueuedSynchorizer中的，所以在来回切换看代码的时候尤其要注意，不要出现失误。
到这里独享还是共享，你选择哪一种锁？（独享锁/共享锁），分享完毕了！下一波将分享《Redis的下载安装》和SpringBoot-Jpa-Redis案例分享！
最后
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独享锁：同时只能有一个线程获得锁。
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共享锁：可以有多个线程同时获得锁。
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