java 中的lock鎖

鎖在多線程編程中有很重要的做用,synchronized比較常見也很經常使用，可是Lock提供了更普遍的鎖操做，處理多線程同步的問題也更加優雅和靈活，Java從Java SE 5以後在併發包中提供Lock接口。

1、Lock和synchronized的區別和各自的特色

一、類型不一樣 
Lock是一個接口，是JDK層面的實現；synchronized是Java的關鍵字，是JVM層面的實現，是Java的內置特性；這也形成了在鎖管理上的不一樣。 
二、釋放鎖的方式 
Lock是在編碼中進行鎖的操做，須要主動調用接口中的方法釋放鎖，因此使用Lock時須要配合try模塊，在finally中釋放鎖，否則一旦發生異常極可能形成死鎖現象；synchronized因爲是JVM層面的實現，獲取鎖和釋放鎖的操做是不可見的，當發生異常時，鎖的釋放由JVM實現。 
三、獲取鎖的過程 
Lock接口中提供的方法，讓獲取鎖的過程更加靈活，編程人員能夠方便的在獲取鎖的過程當中進行多種操做，好比嘗試獲取鎖、設置獲取鎖的超時時間、中斷等待獲取鎖的線程等，應該說讓鎖的操做變得「豐富多彩」起來；synchronized是沒法這麼靈活的對鎖進行操做的。 
四、效率 
基於讀寫鎖接口的擴展，Lock能夠提升多個線程進行讀操做的效率，在大併發量的狀況下，效率的提升會尤爲明顯。

2、Lock應用場景舉例

一、解決獲取鎖的等待問題 
若是佔有鎖的線程A因爲各類緣由致使阻塞而沒有釋放鎖，此時其餘線程B也須要得到該鎖。synchronized的機制是讓B持續等待，若是A一直沒有釋放鎖，那麼B將一直等待，這會很大程度影響執行的效率；而Lock中提供了中斷線程等待的方法，也提供了帶有超時時間的獲取鎖的方法，後面會講到這些方法。 
二、讀寫鎖的分離 
咱們知道，多線程僅僅是執行讀操做的話是沒有衝突問題的，於是在讀操做時的鎖不必是獨佔的。synchronized實現同步就會致使在讀操做時只能有一個線程得到鎖，其餘線程只能等待鎖的釋放。Lock中的ReentrantReadWriteLock很好的解決了這個問題。 
三、其餘鎖的操做 
如獲知當前線程是否成功得到鎖等，synchronized是作不到的。

3、Lock接口中的方法

先看一下Lock的源碼，它是一個接口：

public interface Lock {
    void lock();

    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;

    boolean tryLock();

    boolean tryLock(long var1, TimeUnit var3) throws InterruptedException;

    void unlock();

    Condition newCondition();
}

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在介紹每一個方法以前，先說明兩個注意事項： 
一、Lock的實例通常定義爲成員變量，若是定義爲局部變量，每一個線程都會保存一個本身的副本，那麼在獲取鎖的操做時，實際每一個線程獲取的是不一樣的鎖，沒法造成同步互斥訪問。 
二、獲取鎖的操做要放在try模塊以外，緣由是若是放在try模塊內的話，當獲取鎖的操做發生異常會調用finally中的代碼釋放鎖，而此時可能並無獲取鎖，就會拋出異常。 
接下來看一下每一個方法的做用： 
一、lock() 
特色：發生異常不自動釋放鎖；若是沒有獲取到鎖會等待； 
代碼示例：

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二、tryLock() 
特色：帶有boolean型返回值；不管是否成功獲取鎖會當即返回不進行等待；

private Lock lock = new ......; //建立鎖

    public void getLock() {

       if(lock.tryLock()) {
           try {
               System.out.print("業務處理"); //任務處理
           } catch (Exception e) {

           } finally {
               lock.unlock(); //釋放鎖
           }
       } else {
           System.out.print("獲取鎖失敗");
       }

    }

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三、tryLock(long time, TimeUnit unit) 
特色：能夠設置獲取鎖的等待時間，如tryLock(4, TimeUnit.SECONDS)等待4秒；能夠在等待過程當中相應中斷； 
示例代碼略，參考tryLock()代碼，要注意異常的處理。 
四、lockInterruptibly() 
特色：當一個使用該方法獲取鎖的線程沒有獲取到鎖處於阻塞等待狀態時，能夠調用線程的interrupt()方法中斷等待。 
示例代碼略。

Lock接口有一個實現類ReentrantLock，便可重入鎖，除實現Lock接口的方法外，還提供了很是豐富的其餘的鎖操做方法，如公平鎖和非公平鎖。

4、讀寫鎖ReadWriteLock

ReadWriteLock是一個接口，接口代碼：

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裏面只定義了兩個方法，一個獲取讀鎖，一個得到寫鎖，將資源的鎖分開爲兩個，從而使得資源能夠在多線程情境下併發讀操做。
ReentrantReadWriteLock類實現了ReadWriteLock接口，並提供了更多方法，最主要的仍是獲取讀寫鎖的方法。
讀寫鎖代碼示例：

public class LockTest {
    private ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(); //建立鎖

    public static void main(String[] args) {
        final LockTest lockTest = new LockTest();
        new Thread("A") {
            public void run() {
                lockTest.getLock(Thread.currentThread());
            }
        }.start();
        new Thread("B") {
            public void run() {
                lockTest.getLock(Thread.currentThread());
            }
        }.start();
    }

    public void getLock(Thread thread) {

        lock.readLock().lock(); //得到讀鎖
        try {
            System.out.println("線程" + thread.getName() + "得到讀鎖");
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            while (System.currentTimeMillis() - startTime <= 1) {
                System.out.println("線程" + thread.getName() + "進行讀操做......");
            }

        } catch (Exception e) {

        } finally {
            lock.readLock().unlock();
            System.out.println("線程" + thread.getName() + "釋放讀鎖");
        }

    }
}

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結果： 

5、幾種鎖的概念介紹

一、可重入鎖 
具有可重入性的鎖，即爲可重入鎖，好比synchronized和ReentrantLock都是。鎖基於線程分配，當某個線程得到了鎖去執行某個方法，方法中若是再次須要獲取鎖資源時，當前線程能夠直接得到鎖，沒必要從新申請。 
二、可中斷鎖 
能夠響應中斷的鎖。synchronized不是可中斷鎖，可是Lock是可中斷鎖。 
三、公平鎖 
儘可能按照請求鎖的順序得到鎖。synchronized是非公平鎖，ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock提供了設置公平鎖的方法，不過默認爲非公平鎖。非公平鎖可能致使某些線程永遠獲取不到鎖。 
四、讀寫鎖 
將對資源的鎖分爲兩個，一個讀鎖和一個寫鎖，使得多個線程之間的讀操做不會發生衝突能夠並行，這極大的提升了讀的效率。不過讀鎖和寫鎖、寫鎖和寫鎖之間都是互斥的。