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锁的应用是许多Java编程开发程序员都需要熟练掌握的一个计算机编程知识，而本文我们就通过案例分析来简单了解一下，Java编程锁的应用与类型分析。

1、Lock接口

Lock接口的实现基本都是通过聚合了一个同步器(AQS)的子类来完成线程访问控制的。

子类推荐被定义为自定义同步组件的静态内部类，例如常用的ReentrantLock中的公平锁和非公平锁。

2、队列同步器

同步器提供的模板方法基本分为三类：

独占式获取与释放同步状态、共享式获取锁与释放同步状态和查询同步队列中的等待线程情况。

同步器是实现锁(也可以是任意同步组件)的关键，在锁的实现中聚合同步器，利用同步器实现锁的语义。

可以这样理解二者之间的关系：

锁是面向使用者的，它定义了使用者与锁交互的接口，隐藏了实现细节;

同步器面向的是锁的实现者，它简化了锁的实现方式，屏蔽了同步状态管理、线程的排队、等待与唤醒等底层操作。

锁和同步器很好的隔离了使用者和实现者所需关注的领域。

3、锁的内存语义

当线程释放锁时，JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量刷新到主内存中。

当线程获取锁时，JMM会把该线程对应的本地内存置为无效，从而使得被监视器保护的临界区代码必须从主内存中读取共享变量。

以ReentrantLock为例，它的实现依赖于Java同步框架AbstractQueuedSynchronizer(简称AQS)。

AQS使用一个整型的volatile变量(命名为state)来维护同步状态，这个volatile变量是ReentrantLock内存语义实现的关键。

ReentantLock分为公平锁和非公平锁，另外ReentrantLock是可重入锁。

这里仅对概念讲解一下：

公平锁：谁等待的时间长谁优先获得锁，也就是符合FIFO原则。

非公平锁：谁先抢到锁，锁就是谁的。通常来说，刚释放锁的线程更有机会再次获得锁。

可重入锁：任意线程在获取到锁之后(没有释放锁)能够再次获取该锁而不会被锁所阻塞，俄罗斯套娃。

4、final域重排序

对于final域，编译器和处理器要遵守两个重排序规则。(具体示例可以参阅书籍)

在构造函数内对一个final域的写入，与随后把这个被构造对象的引用赋值给一个引用变量，这两个操作之间不能重排序。

初次读一个包含final域的对象的引用，与随后初次读这个final域，这两个操作之间不能重排序。

Ⅰ、写final域的重排序规则

写final域的重排序规则禁止把final域的写重排序到构造函数之外。这个规则包含以下两个方面：

JMM禁止编译器把final域的写重排序到构造函数之外。

编译器会在final域的写之后，构造函数return之前，插入一个StoreStore屏障，从而禁止处理器把final域的写重排序到构造函数之外。

Ⅱ、读final的重排序规则

读final域的重排序规则是，在一个线程中，初次读对象引用与初次读该对象包含的final域，JMM禁止处理器重排序这两个操作。

(注意这个规则仅针对处理器)，编译器会在读final域操作的前面插入插入一个LoadLoad屏障。

因为初次读对象引用与初次读该对象包含的final域，这两个操作之间存在间接依赖关系。

由于编译器遵守间接依赖关系，因此编译器不会重排序这两个操作。大多数处理器也会遵守间接依赖，该规则就是针对少数处理器的。

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