lock公平锁和非公平锁实现原理

在多线程编程中，锁是一种同步机制，用于控制多个线程对共享资源的互斥访问。公平锁和非公平锁是锁的两种类型，它们的区别主要在于线程获取锁的顺序。

公平锁（Fair Lock）：
公平锁是指按照请求锁的线程的先来后到顺序来分配锁。也就是说，在锁可用时，最先请求锁的线程将会获得锁。为了实现这个机制，通常会维护一个等待队列。当一个线程释放锁时，锁会首先查看等待队列中是否有其他线程在等待这个锁，如果有，则按队列的顺序将锁分配给等待时间最长的线程。

非公平锁（Non-fair Lock）：
非公平锁则不保证线程获取锁的顺序。当锁被释放时，它不会去检查等待队列，而是直接尝试获取锁。如果此时没有其他线程正在使用锁，那么当前线程就可以直接获取锁。这种锁的优点是线程获取锁的开销较小，因为避免了检查和维护等待队列的开销，但是这也可能导致某些线程长时间无法获取到锁，从而在某些情况下造成饥饿问题。

实现原理：
- 公平锁通常是通过维护一个先进先出的队列来实现的。在JDK中，像ReentrantLock这样的类提供了公平锁的实现。在内部，它使用一个名为FairSync的同步器来管理锁状态和等待队列。
- 非公平锁则没有维护队列，当锁可用时，它只是简单地检查锁状态。如果锁未被占用，则直接将锁分配给请求者。ReentrantLock的默认构造函数创建的就是一个非公平锁，它使用的是NonfairSync同步器。

相关问题

lock接口的实现？可重入锁retrantlock？原理？读写锁？

1. Lock接口的实现
Lock接口定义了一组锁的操作方法，主要包括锁定、解锁和获取锁状态等操作。Java提供了多种锁的实现方式，如ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、StampedLock等。

2. 可重入锁ReentrantLock
可重入锁指的是同一个线程可以多次获取同一把锁，而不会出现死锁的情况。ReentrantLock是Java中最常用的可重入锁的实现，它可以替代synchronized关键字进行线程的同步控制。

3. 原理
ReentrantLock实现可重入锁的原理主要是基于一个计数器来实现的，当一个线程第一次获取锁时，计数器的值会加1，而当这个线程再次获取锁时，计数器的值会再次加1，这样就可以保证同一个线程可以多次获取锁。

同时，ReentrantLock还支持公平锁和非公平锁的机制，公平锁会按照线程的等待时间进行锁的获取，而非公平锁则不区分等待时间。另外，ReentrantLock还支持可中断锁和超时锁的机制，可以避免死锁的情况。

4. 读写锁
读写锁是一种特殊的锁，它允许多个线程同时读取共享资源，但只有一个线程可以写入共享资源。Java中的ReentrantReadWriteLock就是读写锁的实现方式，它可以提高读取操作的并发性能，同时保证写入操作的原子性和操作顺序。

读写锁的原理是基于一个共享锁和一个排它锁来实现的，当有线程读取共享资源时，可以获取共享锁，这样多个线程可以同时读取共享资源。当有线程写入共享资源时，需要获取排它锁，这样只有一个线程可以写入共享资源，其他线程需要等待排它锁释放。

Synchronized可以用在哪里？ 实现原理是什么？ 锁升级过程？ Synchronized与Lock锁区别在哪？

Synchronized 是 Java 中的关键字，它可以用来实现线程间的同步。它可以用在方法上或代码块中，并且只能锁住对象。实现原理是使用对象头中的标志位来实现锁的获取和释放。当一个线程进入 synchronized 代码块时，会尝试获取对象锁，如果锁没有被占用，则获取锁成功并继续执行代码块，否则线程进入阻塞等待状态。

锁升级过程是指 synchronized 锁的状态从无锁到偏向锁，再到轻量级锁，最后到重量级锁的过程。在 Java 6 中，引入了偏向锁，它可以在无竞争的情况下减少同步的开销。在 Java 6 之后，还引入了轻量级锁和重量级锁，它们的实现都是基于 CAS 和自旋等技术。

Synchronized 和 Lock 锁的区别在于，Synchronized 是 Java 中的关键字，而 Lock 是一个接口，需要通过实现类来使用。Synchronized 只能锁住对象，而 Lock 锁可以锁住任何对象。Synchronized 的使用非常方便，但是在某些情况下会影响程序的性能，而 Lock 锁的使用可以更加灵活，但需要手动加锁和释放锁，使用起来相对复杂一些。同时，Lock 锁可以实现公平锁和非公平锁，而 Synchronized 只能实现非公平锁。