Java并发Lock接口
简介：Lock 接口实现类提供了比使用 synchronized 方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。此实现允许更灵活的结构，可以具有差别很大的属性，可以支持多个相关的 Condition (Condition实现类ConditonObject来实现线程的通知/与唤醒机制，关于Condition后期会进行介绍)对象。
锁是用于控制多线程访问共享资源的工具。通常，锁提供对共享资源的独占访问：一次只有一个线程可以获取锁，对共享资源的所有访问都需要首先获取锁。但是，一些锁可以允许同时访问共享资源，例如ReadWriteLock。
虽然使用关键字synchronized修饰的方法或代码块，会使得在监视器模式（ObjectMonitor)下编程变得非常容易(通过synchronized块或者方法所提供的隐式获取释放锁的便捷性)。虽然这种方式简化了锁的管理，但是某些情况下，还是建议采用Lock接口（及其相关子类）提供的显示的锁的获取和释放。例如，针对一个场景，手把手进行锁获取和释放，先获得锁A，然后再获取锁B，当锁B获得后，释放锁A同时获取锁C，当锁C获得后，再释放B同时获取锁D，以此类推。这种场景下，synchronized关键字就不那么容易实现了，而Lock接口的实现类允许锁在不同的作用范围内获取和释放，并允许以任何顺序获取和释放多个锁。
方法：
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| void lock() | 获得锁 |
| void lockInterruptibly() | 获取锁定，除非当前线程中断 |
| Condition newCondition() | 返回绑定到此Lock实例的新Condition实例 |
| boolean tryLock() | 只有在调用时才可以获得锁 |
| boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) | 如果在给定的等待时间内*，并且当前线程未被中断，则获取该锁。 |
| void unlock() | 释放锁 |
Lock相关实现类关系图：
ReentrantLock类作为Lock接口的一个实现。 ReentrantLock类允许线程锁定方法，即使它已经具有其他方法锁。 这里我们使用ReentrantLock类下的lock()获取锁和unlock()来释放锁进行一个案例展示
代码：
public class PrintDemoLock {
private final Lock queueLock = new ReentrantLock();
public void print(){
queueLock.lock();
try {
Long duration = (long)(Math.random()*10000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " Time Taken" + (duration/1000)+ " seconds.");
Thread.sleep(duration);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
System.out.printf("%s printed the document successfully.\n", Thread.currentThread().getName());
queueLock.unlock();
}
}
}
class ThreadDemo extends Thread{
PrintDemoLock printDemoLock;
ThreadDemo(String name,PrintDemoLock printDemoLock){
super(name);
this.printDemoLock = printDemoLock;
}
public void run(){
System.out.printf("%s starts printing a document\n",Thread.currentThread().getName());
printDemoLock.print();
}
}
public class TestLock {
public static void main(String[] args) {
PrintDemoLock printDemoLock = new PrintDemoLock();
ThreadDemo t1 =new ThreadDemo("Thread - 1", printDemoLock);
ThreadDemo t2 =new ThreadDemo("Thread - 2", printDemoLock);
ThreadDemo t3 =new ThreadDemo("Thread - 3", printDemoLock);
ThreadDemo t4 =new ThreadDemo("Thread - 4", printDemoLock);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
结果：
总结：
1、Lock接口（及其实现类）相比synchronized有如下优点：
- 锁的释放与获取不在是隐式的，允许锁在不同的作用范围内获取和释放`，并允许以任何顺序获取和释放多个锁。
- 能被中断的获取锁，获取到锁的线程能够响应中断，当获取到锁的线程被中断时，中断异常会被抛出，同时锁也会被释放。
- 超时获取锁：在指定的截止时间之前获取锁，如果截止时间到了任然无法获取到锁，则返回。
在使用Lock的时候注意，一定要确保必要时释放锁。
2、当锁定和解锁发生在不同的范围时，一定要注意确保在持有锁时执行的所有代码都受到try-finally或try-catch的保护，以确保在必要时释放锁。不要将获取锁的过程写在try块中，因为如果在获取锁（自定义锁的实现）时发生了异常，异常抛出的同时，也会导致锁无故释放（因为一旦发生异常，就会走finally语句，如果这个异常（可能是用户自定义异常，用户可以自己处理）需要线程1来处理，但是接着执行了lock.unlock()语句导致了锁的释放。那么其他线程就可以操作共享资源。有可能破坏程序的执行结果）。