java并发之Lock

从Java 5之后。在java.util.concurrent.locks包下提供了第二种方式来实现同步訪问。那就是Lock。

　1.Lock

　　首先要说明的就是Lock，通过查看Lock的源代码可知，Lock是一个接口：

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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();
}

 　　以下来逐个讲述Lock接口中每一个方法的使用，lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用来获取锁的。unLock()方法是用来释放锁的。

newCondition()这种方法暂且不在此讲述，会在后面的线程协作一文中讲述。

　　在Lock中声明了四个方法来获取锁，那么这四个方法有何差别呢？

　　首先lock()方法是寻常使用得最多的一个方法，就是用来获取锁。假设锁已被其它线程获取，则进行等待。

　　因为在前面讲到假设採用Lock，必须主动去释放锁。而且在发生异常时。不会自己主动释放锁。因此一般来说。使用Lock必须在try{}catch{}块中进行，而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，是以以下这样的形式去使用的：

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

　　tryLock()方法是有返回值的，它表示用来尝试获取锁，假设获取成功，则返回true，假设获取失败（即锁已被其它线程获取）。则返回false，也就说这种方法不管怎样都会马上返回。在拿不到锁时不会一直在那等待。

　　tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是类似的，仅仅只是差别在于这种方法在拿不到锁时会等待一定的时间。在时间期限之内假设还拿不到锁。就返回false。

假设假设一開始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁。则返回true。

　　所以，普通情况下通过tryLock来获取锁时是这样使用的：

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

 　　lockInterruptibly()方法比較特殊，当通过这种方法去获取锁时。假设线程正在等待获取锁，则这个线程可以响应中断，即中断线程的等待状态。

也就使说，当两个线程同一时候通过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仅仅有在等待。那么对线程B调用threadB.interrupt()方法可以中断线程B的等待过程。

　　因为lockInterruptibly()的声明中抛出了异常。所以lock.lockInterruptibly()必须放在try块中或者在调用lockInterruptibly()的方法外声明抛出InterruptedException。

　　因此lockInterruptibly()一般的使用形式例如以下：

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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。由于本身在前面的文章中讲过单独调用interrupt()方法不能中断正在执行过程中的线程，仅仅能中断堵塞过程中的线程。

　　因此当通过lockInterruptibly()方法获取某个锁时。假设不能获取到，仅仅有进行等待的情况下，是能够响应中断的。

　　而用synchronized修饰的话。当一个线程处于等待某个锁的状态。是无法被中断的，仅仅有一直等待下去。

　　2.ReentrantLock

　　ReentrantLock，意思是“可重入锁”，关于可重入锁的概念在下一节讲述。

ReentrantLock是唯一实现了Lock接口的类，而且ReentrantLock提供了很多其它的方法。以下通过一些实例看详细看一下怎样使用ReentrantLock。

　　样例1。lock()的正确用法

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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();    //注意这个地方
        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();
        }
    }
}

 　　各位朋友先想一下这段代码的输出结果是什么？

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

　　或许有朋友会问。怎么会输出这个结果？第二个线程怎么会在第一个线程释放锁之前得到了锁？原因在于。在insert方法中的lock变量是局部变量。每一个线程运行该方法时都会保存一个副本，那么理所当然每一个线程运行到lock.lock()处获取的是不同的锁。所以就不会发生冲突。

　　知道了原因改起来就比較easy了，仅仅须要将lock声明为类的属性就可以。

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public class Test {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    private Lock lock = new ReentrantLock();    //注意这个地方
    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()+"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();
        }
    }
}

 　　这样就是正确地使用Lock的方法了。

　　样例2。tryLock()的用法

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public class Test {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    private Lock lock = new ReentrantLock();    //注意这个地方
    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()+"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();
            }
        } else {
            System.out.println(thread.getName()+"获取锁失败");
        }
    }
}

 　　输出结果：

Thread-0得到了锁
Thread-1获取锁失败
Thread-0释放了锁

　　样例3，lockInterruptibly()响应中断的用法：

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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，假设须要正确中断等待锁的线程，必须将获取锁放在外面。然后将InterruptedException抛出
        try {  
            System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            for(    ;     ;) {
                if(System.currentTimeMillis() - startTime >= Integer.MAX_VALUE)
                    break;
                //插入数据
            }
        }
        finally {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"运行finally");
            lock.unlock();
            System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
        }  
    }
}
 
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()+"被中断");
        }
    }
}

　　执行之后。发现thread2可以被正确中断。

　　3.ReadWriteLock

　　ReadWriteLock也是一个接口。在它里面仅仅定义了两个方法：

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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，从而使得多个线程能够同一时候进行读操作。

以下的ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。

　　4.ReentrantReadWriteLock

　　ReentrantReadWriteLock里面提供了非常多丰富的方法，只是最基本的有两个方法：readLock()和writeLock()用来获取读锁和写锁。

　　以下通过几个样例来看一下ReentrantReadWriteLock详细使用方法。

　　假如有多个线程要同一时候进行读操作的话。先看一下synchronized达到的效果：

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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()+"正在进行读操作");
        }
        System.out.println(thread.getName()+"读操作完成");
    }
}

 　　这段程序的输出结果会是，直到thread1运行完读操作之后，才会打印thread2运行读操作的信息。

Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0读操作完成
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1读操作完成

　　而改成用读写锁的话：

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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()+"正在进行读操作");
            }
            System.out.println(thread.getName()+"读操作完成");
        } finally {
            rwl.readLock().unlock();
        }
    }
}

 　　此时打印的结果为：

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Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0读操作完成
Thread-1读操作完成
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　　说明thread1和thread2在同一时候进行读操作。

　　这样就大大提升了读操作的效率。

　　只是要注意的是。假设有一个线程已经占用了读锁，则此时其它线程假设要申请写锁。则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。

　　假设有一个线程已经占用了写锁，则此时其它线程假设申请写锁或者读锁。则申请的线程会一直等待释放写锁。

　　关于ReentrantReadWriteLock类中的其它方法感兴趣的朋友能够自行查阅API文档

參考：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3923167.html


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原文地址：https://www.cnblogs.com/wgwyanfs/p/7366876.html