今天看了併發實踐這本書的ReentantLock這章，感受對ReentantLock仍是不夠熟悉，有許多疑問，全部在網上找了不少文章看了一下，整體說的不夠詳細，重點和焦點問題沒有談到，但這篇文章至關不錯，說的很全面，主要的重點都說到了，全部在這裏轉載了這篇文章，注意紅色字體。
在上一篇文章中咱們講到了如何使用關鍵字synchronized來實現同步訪問。本文咱們繼續來探討這個問題，從Java 5以後，在java.util.concurrent.locks包下提供了另一種方式來實現同步訪問，那就是Lock。
也許有朋友會問，既然均可以經過synchronized來實現同步訪問了，那麼爲何還須要提供Lock？這個問題將在下面進行闡述。本文先從synchronized的缺陷講起，而後再講述java.util.concurrent.locks包下經常使用的有哪些類和接口，最後討論如下一些關於鎖的概念方面的東西
如下是本文目錄大綱：
一.synchronized的缺陷
二.java.util.concurrent.locks包下經常使用的類
三.鎖的相關概念介紹
如有不正之處請多多諒解，並歡迎批評指正。
請尊重做者勞動成果，轉載請標明原文連接：
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3923167.html
一.synchronized的缺陷
synchronized是java中的一個關鍵字，也就是說是Java語言內置的特性。那麼爲何會出現Lock呢？
在上面一篇文章中，咱們瞭解到若是一個代碼塊被synchronized修飾了，當一個線程獲取了對應的鎖，並執行該代碼塊時，其餘線程便只能一直等待，等待獲取鎖的線程釋放鎖，而這裏獲取鎖的線程釋放鎖只會有兩種狀況：
1）獲取鎖的線程執行完了該代碼塊，而後線程釋放對鎖的佔有；
2）線程執行發生異常，此時JVM會讓線程自動釋放鎖。
那麼若是這個獲取鎖的線程因爲要等待IO或者其餘緣由（好比調用sleep方法）被阻塞了，可是又沒有釋放鎖，其餘線程便只能乾巴巴地等待，試想一下，這多麼影響程序執行效率。
所以就須要有一種機制能夠不讓等待的線程一直無期限地等待下去（好比只等待必定的時間或者可以響應中斷），經過Lock就能夠辦到。
再舉個例子：當有多個線程讀寫文件時，讀操做和寫操做會發生衝突現象，寫操做和寫操做會發生衝突現象，可是讀操做和讀操做不會發生衝突現象。
可是採用synchronized關鍵字來實現同步的話，就會致使一個問題：
若是多個線程都只是進行讀操做，因此當一個線程在進行讀操做時，其餘線程只能等待沒法進行讀操做。
所以就須要一種機制來使得多個線程都只是進行讀操做時，線程之間不會發生衝突，經過Lock就能夠辦到。
另外，經過Lock能夠知道線程有沒有成功獲取到鎖。這個是synchronized沒法辦到的。
總結一下，也就是說Lock提供了比synchronized更多的功能。可是要注意如下幾點：
1）Lock不是Java語言內置的，synchronized是Java語言的關鍵字，所以是內置特性。Lock是一個類，經過這個類能夠實現同步訪問；
2）Lock和synchronized有一點很是大的不一樣，採用synchronized不須要用戶去手動釋放鎖，當synchronized方法或者synchronized代碼塊執行完以後，系統會自動讓線程釋放對鎖的佔用；而Lock則必需要用戶去手動釋放鎖，若是沒有主動釋放鎖，就有可能致使出現死鎖現象。
二.java.util.concurrent.locks包下經常使用的類
下面咱們就來探討一下java.util.concurrent.locks包中經常使用的類和接口。
1.Lock
首先要說明的就是Lock，經過查看Lock的源碼可知，Lock是一個接口：
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public
interface
Lock {
void
lock();
void
lockInterruptibly()
throws
InterruptedException;
boolean
tryLock();
boolean
tryLock(
long
time, TimeUnit unit)
throws
InterruptedException;
void
unlock();
Condition newCondition();
}
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下面來逐個講述Lock接口中每一個方法的使用，lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用來獲取鎖的。unLock()方法是用來釋放鎖的。newCondition()這個方法暫且不在此講述，會在後面的線程協做一文中講述。
在Lock中聲明瞭四個方法來獲取鎖，那麼這四個方法有何區別呢？
首先lock()方法是日常使用得最多的一個方法，就是用來獲取鎖。若是鎖已被其餘線程獲取，則進行等待。
因爲在前面講到若是採用Lock，必須主動去釋放鎖，而且在發生異常時，不會自動釋放鎖。所以通常來講，使用Lock必須在try{}catch{}塊中進行，而且將釋放鎖的操做放在finally塊中進行，以保證鎖必定被被釋放，防止死鎖的發生。一般使用Lock來進行同步的話，是如下面這種形式去使用的：
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Lock lock = ...;
lock.lock();
try
{
//處理任務
}
catch
(Exception ex){
}
finally
{
lock.unlock();
//釋放鎖
}
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tryLock()方法是有返回值的，它表示用來嘗試獲取鎖，若是獲取成功，則返回true，若是獲取失敗（即鎖已被其餘線程獲取），則返回false，也就說這個方法不管如何都會當即返回。在拿不到鎖時不會一直在那等待。
tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是相似的，只不過區別在於這個方法在拿不到鎖時會等待必定的時間，在時間期限以內若是還拿不到鎖，就返回false。若是若是一開始拿到鎖或者在等待期間內拿到了鎖，則返回true。
因此，通常狀況下經過tryLock來獲取鎖時是這樣使用的：
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Lock lock = ...;
if
(lock.tryLock()) {
try
{
//處理任務
}
catch
(Exception ex){
}
finally
{
lock.unlock();
//釋放鎖
}
}
else
{
//若是不能獲取鎖，則直接作其餘事情
}
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lockInterruptibly()方法比較特殊，當經過這個方法去獲取鎖時，若是線程正在等待獲取鎖，則這個線程可以響應中斷，即中斷線程的等待狀態。也就使說，當兩個線程同時經過lock.lockInterruptibly()想獲取某個鎖時，倘若此時線程A獲取到了鎖，而線程B只有在等待，那麼對線程B調用threadB.interrupt()方法可以中斷線程B的等待過程。
因爲lockInterruptibly()的聲明中拋出了異常，因此lock.lockInterruptibly()必須放在try塊中或者在調用lockInterruptibly()的方法外聲明拋出InterruptedException。
所以lockInterruptibly()通常的使用形式以下：
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public
void
method()
throws
InterruptedException {
lock.lockInterruptibly();
try
{
//.....
}
finally
{
lock.unlock();
}
}
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注意，當一個線程獲取了鎖以後，是不會被interrupt()方法中斷的。由於自己在前面的文章中講過單獨調用interrupt()方法不能中斷正在運行過程當中的線程，只能中斷阻塞過程當中的線程。
所以當經過lockInterruptibly()方法獲取某個鎖時，若是不能獲取到，只有進行等待的狀況下，是能夠響應中斷的。
而用synchronized修飾的話，當一個線程處於等待某個鎖的狀態，是沒法被中斷的，只有一直等待下去。
2.ReentrantLock
ReentrantLock，意思是「可重入鎖」，關於可重入鎖的概念在下一節講述。ReentrantLock是惟一實現了Lock接口的類，而且ReentrantLock提供了更多的方法。下面經過一些實例看具體看一下如何使用ReentrantLock。
例子1，lock()的正確使用方法
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public
class
Test {
private
ArrayList<Integer> arrayList =
new
ArrayList<Integer>();
public
static
void
main(String[] args) {
final
Test test =
new
Test();
new
Thread(){
public
void
run() {
test.insert(Thread.currentThread());
};
}.start();
new
Thread(){
public
void
run() {
test.insert(Thread.currentThread());
};
}.start();
}
public
void
insert(Thread thread) {
Lock lock =
new
ReentrantLock();
//注意這個地方
lock.lock();
try
{
System.out.println(thread.getName()+
"獲得了鎖"
);
for
(
int
i=
0
;i<
5
;i++) {
arrayList.add(i);
}
}
catch
(Exception e) {
// TODO: handle exception
}
finally
{
System.out.println(thread.getName()+
"釋放了鎖"
);
lock.unlock();
}
}
}
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各位朋友先想一下這段代碼的輸出結果是什麼？
Thread-0獲得了鎖 Thread-1獲得了鎖 Thread-0釋放了鎖 Thread-1釋放了鎖
也許有朋友會問，怎麼會輸出這個結果？第二個線程怎麼會在第一個線程釋放鎖以前獲得了鎖？緣由在於，在insert方法中的lock變量是局部變量，每一個線程執行該方法時都會保存一個副本，那麼理所固然每一個線程執行到lock.lock()處獲取的是不一樣的鎖，因此就不會發生衝突。
知道了緣由改起來就比較容易了，只須要將lock聲明爲類的屬性便可。
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public
class
Test {
private
ArrayList<Integer> arrayList =
new
ArrayList<Integer>();
private
Lock lock =
new
ReentrantLock();
//注意這個地方
public
static
void
main(String[] args) {
final
Test test =
new
Test();
new
Thread(){
public
void
run() {
test.insert(Thread.currentThread());
};
}.start();
new
Thread(){
public
void
run() {
test.insert(Thread.currentThread());
};
}.start();
}
public
void
insert(Thread thread) {
lock.lock();
try
{
System.out.println(thread.getName()+
"獲得了鎖"
);
for
(
int
i=
0
;i<
5
;i++) {
arrayList.add(i);
}
}
catch
(Exception e) {
// TODO: handle exception
}
finally
{
System.out.println(thread.getName()+
"釋放了鎖"
);
lock.unlock();
}
}
}
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這樣就是正確地使用Lock的方法了。
例子2，tryLock()的使用方法
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public
class
Test {
private
ArrayList<Integer> arrayList =
new
ArrayList<Integer>();
private
Lock lock =
new
ReentrantLock();
//注意這個地方
public
static
void
main(String[] args) {
final
Test test =
new
Test();
new
Thread(){
public
void
run() {
test.insert(Thread.currentThread());
};
}.start();
new
Thread(){
public
void
run() {
test.insert(Thread.currentThread());
};
}.start();
}
public
void
insert(Thread thread) {
if
(lock.tryLock()) {
try
{
System.out.println(thread.getName()+
"獲得了鎖"
);
for
(
int
i=
0
;i<
5
;i++) {
arrayList.add(i);
}
}
catch
(Exception e) {
// TODO: handle exception
}
finally
{
System.out.println(thread.getName()+
"釋放了鎖"
);
lock.unlock();
}
}
else
{
System.out.println(thread.getName()+
"獲取鎖失敗"
);
}
}
}
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輸出結果：
Thread-0獲得了鎖 Thread-1獲取鎖失敗 Thread-0釋放了鎖
例子3，lockInterruptibly()響應中斷的使用方法：
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public
class
Test {
private
Lock lock =
new
ReentrantLock();
public
static
void
main(String[] args) {
Test test =
new
Test();
MyThread thread1 =
new
MyThread(test);
MyThread thread2 =
new
MyThread(test);
thread1.start();
thread2.start();
try
{
Thread.sleep(
2000
);
}
catch
(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
thread2.interrupt();
}
public
void
insert(Thread thread)
throws
InterruptedException{
lock.lockInterruptibly();
//注意，若是須要正確中斷等待鎖的線程，必須將獲取鎖放在外面，而後將InterruptedException拋出
try
{
System.out.println(thread.getName()+
"獲得了鎖"
);
long
startTime = System.currentTimeMillis();
for
( ; ;) {
if
(System.currentTimeMillis() - startTime >= Integer.MAX_VALUE)
break
;
//插入數據
}
}
finally
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+
"執行finally"
);
lock.unlock();
System.out.println(thread.getName()+
"釋放了鎖"
);
}
}
}
class
MyThread
extends
Thread {
private
Test test =
null
;
public
MyThread(Test test) {
this
.test = test;
}
@Override
public
void
run() {
try
{
test.insert(Thread.currentThread());
}
catch
(InterruptedException e) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+
"被中斷"
);
}
}
}
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運行以後，發現thread2可以被正確中斷。
3.ReadWriteLock
ReadWriteLock也是一個接口，在它裏面只定義了兩個方法：
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public
interface
ReadWriteLock {
/**
* Returns the lock used for reading.
*
* @return the lock used for reading.
*/
Lock readLock();
/**
* Returns the lock used for writing.
*
* @return the lock used for writing.
*/
Lock writeLock();
}
|
一個用來獲取讀鎖，一個用來獲取寫鎖。也就是說將文件的讀寫操做分開，分紅2個鎖來分配給線程，從而使得多個線程能夠同時進行讀操做。下面的ReentrantReadWriteLock實現了ReadWriteLock接口。
4.ReentrantReadWriteLock
ReentrantReadWriteLock裏面提供了不少豐富的方法，不過最主要的有兩個方法：readLock()和writeLock()用來獲取讀鎖和寫鎖。
下面經過幾個例子來看一下ReentrantReadWriteLock具體用法。
假若有多個線程要同時進行讀操做的話，先看一下synchronized達到的效果：
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public
class
Test {
private
ReentrantReadWriteLock rwl =
new
ReentrantReadWriteLock();
public
static
void
main(String[] args) {
final
Test test =
new
Test();
new
Thread(){
public
void
run() {
test.get(Thread.currentThread());
};
}.start();
new
Thread(){
public
void
run() {
test.get(Thread.currentThread());
};
}.start();
}
public
synchronized
void
get(Thread thread) {
long
start = System.currentTimeMillis();
while
(System.currentTimeMillis() - start <=
1
) {
System.out.println(thread.getName()+
"正在進行讀操做"
);
}
System.out.println(thread.getName()+
"讀操做完畢"
);
}
}
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這段程序的輸出結果會是，直到thread1執行完讀操做以後，纔會打印thread2執行讀操做的信息。
Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0讀操做完畢 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1讀操做完畢
而改爲用讀寫鎖的話：
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public
class
Test {
private
ReentrantReadWriteLock rwl =
new
ReentrantReadWriteLock();
public
static
void
main(String[] args) {
final
Test test =
new
Test();
new
Thread(){
public
void
run() {
test.get(Thread.currentThread());
};
}.start();
new
Thread(){
public
void
run() {
test.get(Thread.currentThread());
};
}.start();
}
public
void
get(Thread thread) {
rwl.readLock().lock();
try
{
long
start = System.currentTimeMillis();
while
(System.currentTimeMillis() - start <=
1
) {
System.out.println(thread.getName()+
"正在進行讀操做"
);
}
System.out.println(thread.getName()+
"讀操做完畢"
);
}
finally
{
rwl.readLock().unlock();
}
}
}
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此時打印的結果爲：
Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-0正在進行讀操做 Thread-1正在進行讀操做 Thread-0讀操做完畢 Thread-1讀操做完畢
說明thread1和thread2在同時進行讀操做。
這樣就大大提高了讀操做的效率。
不過要注意的是，若是有一個線程已經佔用了讀鎖，則此時其餘線程若是要申請寫鎖，則申請寫鎖的線程會一直等待釋放讀鎖。
若是有一個線程已經佔用了寫鎖，則此時其餘線程若是申請寫鎖或者讀鎖，則申請的線程會一直等待釋放寫鎖。
關於ReentrantReadWriteLock類中的其餘方法感興趣的朋友能夠自行查閱API文檔。
5.Lock和synchronized的選擇
總結來講，Lock和synchronized有如下幾點不一樣：
1）Lock是一個接口，而synchronized是Java中的關鍵字，synchronized是內置的語言實現；
2）synchronized在發生異常時，會自動釋放線程佔有的鎖，所以不會致使死鎖現象發生；而Lock在發生異常時，若是沒有主動經過unLock()去釋放鎖，則極可能形成死鎖現象，所以使用Lock時須要在finally塊中釋放鎖；
3）Lock可讓等待鎖的線程響應中斷，而synchronized卻不行，使用synchronized時，等待的線程會一直等待下去，不可以響應中斷；
4）經過Lock能夠知道有沒有成功獲取鎖，而synchronized卻沒法辦到。
5）Lock能夠提升多個線程進行讀操做的效率。
在性能上來講，若是競爭資源不激烈，二者的性能是差很少的，而當競爭資源很是激烈時（即有大量線程同時競爭），此時Lock的性能要遠遠優於synchronized。因此說，在具體使用時要根據適當狀況選擇。
三.鎖的相關概念介紹
在前面介紹了Lock的基本使用，這一節來介紹一下與鎖相關的幾個概念。
1.可重入鎖
若是鎖具有可重入性，則稱做爲可重入鎖。像synchronized和ReentrantLock都是可重入鎖，可重入性在我看來實際上代表了鎖的分配機制：基於線程的分配，而不是基於方法調用的分配。舉個簡單的例子，當一個線程執行到某個synchronized方法時，好比說method1，而在method1中會調用另一個synchronized方法method2，此時線程沒必要從新去申請鎖，而是能夠直接執行方法method2。
看下面這段代碼就明白了：
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class
MyClass {
public
synchronized
void
method1() {
method2();
}
public
synchronized
void
method2() {
}
}
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上述代碼中的兩個方法method1和method2都用synchronized修飾了，假如某一時刻，線程A執行到了method1，此時線程A獲取了這個對象的鎖，而因爲method2也是synchronized方法，假如synchronized不具有可重入性，此時線程A須要從新申請鎖。可是這就會形成一個問題，由於線程A已經持有了該對象的鎖，而又在申請獲取該對象的鎖，這樣就會線程A一直等待永遠不會獲取到的鎖。
而因爲synchronized和Lock都具有可重入性，因此不會發生上述現象。
2.可中斷鎖
可中斷鎖：顧名思義，就是能夠相應中斷的鎖。
在Java中，synchronized就不是可中斷鎖，而Lock是可中斷鎖。
若是某一線程A正在執行鎖中的代碼，另外一線程B正在等待獲取該鎖，可能因爲等待時間過長，線程B不想等待了，想先處理其餘事情，咱們可讓它中斷本身或者在別的線程中中斷它，這種就是可中斷鎖。
在前面演示lockInterruptibly()的用法時已經體現了Lock的可中斷性。
3.公平鎖
公平鎖即儘可能以請求鎖的順序來獲取鎖。好比同是有多個線程在等待一個鎖，當這個鎖被釋放時，等待時間最久的線程（最早請求的線程）會得到該所，這種就是公平鎖。
非公平鎖即沒法保證鎖的獲取是按照請求鎖的順序進行的。這樣就可能致使某個或者一些線程永遠獲取不到鎖。
在Java中，synchronized就是非公平鎖，它沒法保證等待的線程獲取鎖的順序。
而對於ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock，它默認狀況下是非公平鎖，可是能夠設置爲公平鎖。
看一下這2個類的源代碼就清楚了：
在ReentrantLock中定義了2個靜態內部類，一個是NotFairSync，一個是FairSync，分別用來實現非公平鎖和公平鎖。
咱們能夠在建立ReentrantLock對象時，經過如下方式來設置鎖的公平性：
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1
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ReentrantLock lock =
new
ReentrantLock(
true
);
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若是參數爲true表示爲公平鎖，爲fasle爲非公平鎖。默認狀況下，若是使用無參構造器，則是非公平鎖。
另外在ReentrantLock類中定義了不少方法，好比：
isFair() //判斷鎖是不是公平鎖
isLocked() //判斷鎖是否被任何線程獲取了
isHeldByCurrentThread() //判斷鎖是否被當前線程獲取了
hasQueuedThreads() //判斷是否有線程在等待該鎖
在ReentrantReadWriteLock中也有相似的方法，一樣也能夠設置爲公平鎖和非公平鎖。不過要記住，ReentrantReadWriteLock並未實現Lock接口，它實現的是ReadWriteLock接口。
4.讀寫鎖
讀寫鎖將對一個資源（好比文件）的訪問分紅了2個鎖，一個讀鎖和一個寫鎖。
正由於有了讀寫鎖，才使得多個線程之間的讀操做不會發生衝突。
ReadWriteLock就是讀寫鎖，它是一個接口，ReentrantReadWriteLock實現了這個接口。
能夠經過readLock()獲取讀鎖，經過writeLock()獲取寫鎖。
上面已經演示過了讀寫鎖的使用方法，在此再也不贅述。