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2 Lock 接口

2.1 Synchronized

2.1.1 Synchronized 关键字回顾

synchronized 是 Java 中的关键字,是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种:

  1. 修饰一个代码块,被修饰的代码块称为同步语句块,其作用的范围是大括号{}括起来的代码,作用的对象是调用这个代码块的对象;
  2. 修饰一个方法,被修饰的方法称为同步方法,其作用的范围是整个方法,作用的对象是调用这个方法的对象;
  3. 修改一个静态的方法,其作用的范围是整个静态方法,作用的对象是这个类的所有对象;
  4. 修改一个,其作用的范围是 synchronized 后面括号括起来的部分,作用主的对象是这个类的所有对象。

虽然可以使用 synchronized 来定义方法,但 synchronized 并不属于方法定义的一部分,因此,synchronized 关键字不能被继承。如果在父类中的某个方法使用了 synchronized 关键字,而在子类中覆盖了这个方法,在子类中的这个方法默认情况下并不是同步的,而必须显式地在子类的这个方法中加上synchronized关键字才可以。当然,还可以在子类方法中调用父类中相应的方法,这样虽然子类中的方法不是同步的,但子类调用了父类的同步方法,因此,子类的方法也就相当于同步了。

如果一个代码块被 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,而这里获取锁的线程释放锁只会有两种情况:
1)获取锁的线程执行完了该代码块,然后线程释放对锁的占有;
2)线程执行发生异常,此时 JVM 会让线程自动释放锁。

那么如果这个获取锁的线程由于要等待 IO 或者其他原因(比如调用 sleep方法)被阻塞了,但是又没有释放锁,其他线程便只能干巴巴地等待,试想一下,这多么影响程序执行效率。

因此就需要有一种机制可以不让等待的线程一直无期限地等待下去(比如只等待一定的时间或者能够响应中断),通过 Lock 就可以办到。

什么是Lock

Lock 锁实现提供了比使用同步方法和语句可以获得的更广泛的锁操作。它们允许更灵活的结构,可能具有非常不同的属性,并且可能支持多个关联的条件对象。Lock 提供了比 synchronized 更多的功能。

Lock 与的 Synchronized 区别:

  • 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;
  • Lock 和 synchronized 有一点非常大的不同,采用 synchronized 不需要用户去手动释放锁,当 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;而 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。

Lock接口

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

下面来逐个讲述 Lock 接口中每个方法的使用

lock()

lock()方法是平常使用得最多的一个方法,就是用来获取锁。如果锁已被其他线程获取,则进行等待。

采用 Lock,必须主动去释放锁,并且在发生异常时,不会自动释放锁。因此一般来说,使用 Lock 必须在 try{}catch{}块中进行,并且将释放锁的操作放在finally 块中进行,以保证锁一定被被释放,防止死锁的发生。通常使用 Lock来进行同步的话,是以下面这种形式去使用的:

Lock lock = ...;
lock.lock();
try {
    //处理任务
} catch (Exception ex){
    //
} finally {
    lock.unlock(); // 释放锁

newCondition()

关键字 synchronizedwait() / notify() 这两个方法一起使用可以实现等待/通知模式, Lock 锁的 newContition() 方法返回 Condition 对象,Condition 类也可以实现等待/通知模式。

notify() 通知时,JVM 会随机唤醒某个等待的线程, 使用 Condition 类可以进行选择性通知, Condition 比较常用的两个方法:

  • await()会使当前线程等待,同时会释放锁,当其他线程调用 signal()时,线程会重新获得锁并继续执行。
  • signal()用于唤醒一个等待的线程。

注意:在调用 Condition 的 await()/signal()方法前,也需要线程持有相关的 Lock 锁,调用 await()后线程会释放这个锁,在 singal()调用后会从当前Condition 对象的等待队列中,唤醒 一个线程,唤醒的线程尝试获得锁, 一旦获得锁成功就继续执行。

ReentrantLock

ReentrantLock,意思是“可重入锁”,关于可重入锁的概念将在后面讲述。

ReentrantLock 是唯一实现了 Lock 接口的类,并且 ReentrantLock 提供了更多的方法。下面通过一些实例看具体看一下如何使用。