Lock详解 | Java并发编程

在之前的多线程编程的文章中我们讲到了如何使用关键字synchronized加锁来实现同步访问。本文我们继续来探讨锁这个问题，从Java 5之后，在java.util.concurrent.locks包下提供了另外一种锁的方式来实现同步访问，那就是Lock。

既然都可以通过synchronized锁来实现同步访问了，那么为什么Java还提供java.util.concurrent.locks包来实现锁的机制？即生瑜，何生亮？

这里就不得不罗列一下synchronized的不足之处：使用synchronized关键字会锁住某一段程序，别的程序如果需要调用的话就必须等待，这样减少了速度、效率。并发的情况下有可能产生死锁，导致程序中断。而且对多线程环境中，使用synchronized后，线程要么获得锁，执行相应的代码，要么无法获得锁处于等待状态，对于锁的处理不灵活。而Lock提供了多种基于锁的处理机制，比如：

lockInterruptibly() 如果当前线程未被中断，则获取锁。
tryLock() 仅在调用时锁为空闲状态才获取该锁。
unlock() 释放锁。

多线程竞争一个锁(synchronized锁)时，其余未得到锁的线程只能不停的尝试获得锁，而不能中断。高并发的情况下会导致性能下降。ReentrantLock的 lockInterruptibly()方法可以优先考虑响应中断。一个线程等待时间过长，它可以中断自己，然后ReentrantLock响应这个中断，不再让这个线程继续等待。有了这个机制，使用 ReentrantLock时就不会像synchronized那样产生死锁了。

一：关于java.util.concurrent.locks包

查看JDK源码，先了解一下locks包下都有哪些class文件，大致熟悉下包里文件的个数、文件名

查看包文件后，接下来就要查看每一个文件，进行分类，哪些class文件是interface类型，哪些是class类型，以及接口与实现类之间的对应关系。

整理包下的类关系图为：

说明：

其中类ReadLock和WriteLock的代码是位于ReentrantReadWriteLock.java文件里，且有加public static关键字进行修饰。
其中类ReentrantLock.java的文件里还含有：Sync、NonfairSync、FairSync三个静态类。其中Sync extends AbstractQueuedSynchronizer

二：Lock源码

package java.util.concurrent.locks;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * {@code Lock} implementations provide more extensive locking
 * operations than can be obtained using {@code synchronized} methods
 * and statements.  They allow more flexible structuring, may have
 * quite different properties, and may support multiple associated
 * {@link Condition} objects.
 */
public interface Lock {

    /**
     * Acquires the lock.
     */
    void lock();

    /**
     * Acquires the lock unless the current thread is
     * {@linkplain Thread#interrupt interrupted}.
     */
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;

    /**
     * Acquires the lock only if it is free at the time of invocation.
     */
    boolean tryLock();

    /**
     * Acquires the lock if it is free within the given waiting time and the
     * current thread has not been {@linkplain Thread#interrupt interrupted}.
     */
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

    /**
     * Releases the lock.
     */
    void unlock();

    /**
     * Returns a new {@link Condition} instance that is bound to this
     * {@code Lock} instance.
     *
     */
    Condition newCondition();
}

说明：

lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用来获取锁的。
unLock()方法是用来释放锁的。
newCondition()用于线程协作。

三：Lock的使用

用一个简单的例子来看看Lock是怎么用的

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

import org.apache.commons.lang.math.RandomUtils;

public class LockDemo {

	Lock lock = new ReentrantLock(); 
	
	public static void main(String[] args){
		final LockDemo d = new LockDemo(); 
		new Thread(){
			@Override
			public void run(){
				d.insert(Thread.currentThread());
			}
		}.start();
		new Thread(){
			@Override
			public void run(){
				d.insert(Thread.currentThread());
			}
		}.start();
	}
	
	public void insert(Thread thread){
		//加锁
		lock.lock();
		
		try{
			System.out.println(thread.getName()+"获得了锁");
			
			// TODO 做些事情吧...
			
			Thread.sleep(RandomUtils.nextInt(100));
		}catch(Exception e){
			e.printStackTrace();
		}finally{
			//释放锁
			lock.unlock();
			System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
		}
	}
}

运行结果：

Thread-0获得了锁

Thread-0释放了锁

Thread-1获得了锁

Thread-1释放了锁

说明：申请锁是通过Lock lock = new ReentrantLock();语句实现的。在数据同步代码块里，先通过lock.lock();语句进行加锁，在退出数据同步代码块时通过lock.unlock();释放锁。需要注意的是lock.unlock()是放在finally语句里的，即这个语句的执行很重要！

参考资料：

https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp10264/

http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3923167.html

http://blog.csdn.net/aesop_wubo/article/details/7544148

http://www.blogjava.net/BucketLi/archive/2010/09/30/333471.html

http://blog.csdn.net/chy996633/article/details/8627903

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