java并发 lock锁

synchronized的缺陷

一个代码块被synchronized修饰了，当一个线程获取了对应的锁，并执行该代码块时，其他线程便只能一直等待，等待获取锁的线程释放锁。

1. 获取锁的线程发生阻塞（且没有释放锁），其他线程只能一直等待，等待获取锁的线程释放锁，影响执行效率。
2. 当有多个线程读操作，一个线程在进行读操作，其他线程只能等待无法进行读操作。
   解决方案：使用Lock锁
   【注意】

• Lock不是Java语言内置的，synchronized是Java语言的关键字，因此是内置特性。Lock是一个类，通过这个类可以实现同步访问；
• synchronized无需手动释放锁，Lock必须手动释放锁，否则可能导致死锁。
  synchronized方法或者synchronized代码块执行完之后，系统会自动让线程释放对锁的占用；Lock则必须要用户去手动释放锁，如果没有主动释放锁，就有可能导致出现死锁现象。

java中常用的锁

java.util.concurrent.locks包中常用的类和接口。Lock接口最为基础。

Lock

Lock接口源码

public interface Lock {
    void lock();
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
    boolean tryLock();
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    void unlock();
    Condition newCondition();
}

1. lock()最常用

Lock lock = ...;
lock.lock();
try{
    //处理任务 -- 业务逻辑
}catch(Exception ex){
     
}finally{
    lock.unlock();   //释放锁 -- 必须手动释放锁
}

2. tryLock()

tryLock()方法是有返回值的，它表示用来尝试获取锁，如果获取成功，则返回true，如果获取失败（即锁已被其他线程获取），则返回false，也就说这个方法无论如何都会立即返回。在拿不到锁时不会一直在那等待。

Lock lock = ...;
if(lock.tryLock()) {
     try{
         //处理任务
     }catch(Exception ex){
         
     }finally{
         lock.unlock();   //释放锁
     } 
}else {
    //如果不能获取锁，则直接做其他事情
}

3. tryLock(long time, TimeUnit unit)

tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是类似的，只不过在拿不到锁时会等待一定的时间，在时间期限之内如果还拿不到锁，就返回false。

4. lockInterruptibly()

　lockInterruptibly()方法比较特殊，当通过这个方法去获取锁时，如果线程正在等待获取锁，则这个线程能够响应中断，即中断线程的等待状态。也就使说，当两个线程同时通过lock.lockInterruptibly()想获取某个锁时，假若此时线程A获取到了锁，而线程B只有在等待，那么对线程B调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程。

public void method() throws InterruptedException {
    lock.lockInterruptibly();
    try {  
     //.....
    }
    finally {
        lock.unlock();
    }  
}

【注意】
当一个线程获取了锁之后，是不会被interrupt()方法中断的。因为本身在前面的文章中讲过单独调用interrupt()方法不能中断正在运行过程中的线程，只能中断阻塞过程中的线程。

ReentrantLock

ReentrantLock，意思是“可重入锁”。
如果锁具备可重入性，则称作为可重入锁。像synchronized和ReentrantLock都是可重入锁，可重入性在我看来实际上表明了锁的分配机制：基于线程的分配，而不是基于方法调用的分配。举个简单的例子，当一个线程执行到某个synchronized方法时，比如说method1，而在method1中会调用另外一个synchronized方法method2，此时线程不必重新去申请锁，而是可以直接执行方法method2。

class MyClass {
    public synchronized void method1() {
        method2();
    }
     
    public synchronized void method2() {
         
    }
}

案例：

package com.eastlong.threadlearn.locklearn;
import java.util.ArrayList;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockDemo {
    Lock lock = new ReentrantLock(); // 全局lock变量
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();


    public static void main(String[] args) {
        final LockDemo lockDemo = new LockDemo();
        new Thread(){
            public void run() {
                lockDemo.insert(Thread.currentThread());
            }
        }.start();

        new Thread(){
            public void run() {
                lockDemo.insert(Thread.currentThread());
            }
        }.start();
    }

    public void insert(Thread thread) {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
            for(int i=0;i<5;i++) {
                arrayList.add(i);
            }
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
        }finally {
            System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
            lock.unlock();
        }
    }
}

【程序结果】

Thread-0得到了锁
Thread-0释放了锁
Thread-1得到了锁
Thread-1释放了锁

ReadWriteLock

ReadWriteLock也是一个接口，在它里面只定义了两个方法：

public interface ReadWriteLock {
    Lock readLock();
    Lock writeLock();
}

一个用来获取读锁，一个用来获取写锁。也就是说将文件的读写操作分开，分成2个锁来分配给线程，从而使得多个线程可以同时进行读操作。

ReentrantReadWriteLock

• ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。
• ReentrantReadWriteLock里面提供了很多丰富的方法，不过最主要的有两个方法：readLock()和writeLock()用来获取读锁和写锁。

Lock和synchronized的选择

1. Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现；

2. Lock需要手动释放锁，而用synchronized时，系统会自动让线程释放对锁的占用。
   synchronized在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生；而Lock在发生异常时，如果没有主动通过unLock()去释放锁，则很可能造成死锁现象，因此使用Lock时需要在finally块中释放锁；

3. Lock可以让等待锁的线程响应中断，而synchronized却不行。
   使用synchronized时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断；

4. 通过Lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到。

5. Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。
   在性能上来说，如果竞争资源不激烈，两者的性能是差不多的，而当竞争资源非常激烈时（即有大量线程同时竞争），此时Lock的性能要远远优于synchronized。所以说，在具体使用时要根据适当情况选择。

锁的相关概念介绍

可重入锁

synchronized和Lock都是可重入锁

可中断锁

可中断锁：顾名思义，就是可以相应中断的锁。

在Java中，synchronized就不是可中断锁，而Lock是可中断锁。

如果某一线程A正在执行锁中的代码，另一线程B正在等待获取该锁，可能由于等待时间过长，线程B不想等待了，想先处理其他事情，我们可以让它中断自己或者在别的线程中中断它，这种就是可中断锁。

lockInterruptibly()的用法体现了Lock的可中断性。

公平锁和非公平锁

公平锁即尽量以请求锁的顺序来获取锁。比如同是有多个线程在等待一个锁，当这个锁被释放时，等待时间最久的线程（最先请求的线程）会获得该所，这种就是公平锁。

在Java中，synchronized就是非公平锁，而对于ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock，它默认情况下是非公平锁，但是可以设置为公平锁。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);

读写锁

读写锁将对一个资源（比如文件）的访问分成了2个锁，一个读锁和一个写锁。

正因为有了读写锁，才使得多个线程之间的读操作不会发生冲突。

ReadWriteLock就是读写锁，它是一个接口，ReentrantReadWriteLock实现了这个接口。

可以通过readLock()获取读锁，通过writeLock()获取写锁。

参考资料

java并发 lock锁