多线程中的Lock小结

1.lock和synchronized的区别

1）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；

2）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。

2.java.util.concurrent.locks包下常用的类

首先要说明的就是Lock，通过查看Lock的源码可知，Lock是一个接口：

public interface Lock {

    void lock();

    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;

    boolean tryLock();

    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

    void unlock();

}

Lock接口中每个方法的使用： 

lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)、lockInterruptibly()是用来获取锁的。unLock()方法是用来释放锁的。

 

四个获取锁方法的区别：

• 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。由于在前面讲到如果采用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。
• tryLock()方法是有返回值的，它表示用来尝试获取锁，如果获取成功，则返回true，如果获取失败（即锁已被其他线程获取），则返回false，也就说这个方法无论如何都会立即返回。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，只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待一定的时间，在时间期限之内如果还拿不到锁，就返回false。如果如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁，则返回true。
• lockInterruptibly()方法比较特殊，当通过这个方法去获取锁时，如果线程正在等待获取锁，则这个线程能够响应中断，即中断线程的等待状态。也就使说，当两个线程同时通过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只有等待，那么对线程B调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程。注意，当一个线程获取了锁之后，是不会被interrupt()方法中断的。因此当通过lockInterruptibly()方法获取某个锁时，如果不能获取到，只有进行等待的情况下，是可以响应中断的。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，只有一直等待下去。

 

直接使用lock接口的话，我们需要实现很多方法，不太方便，ReentrantLock是唯一实现了Lock接口的类，并且ReentrantLock提供了更多的方法，ReentrantLock，意思是“可重入锁”。

 

以下是ReentrantLock的使用案例：

例子1，lock()的正确使用方法

package cn.itcast_01_mythread.thread.lock;

import java.util.ArrayList;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class MyLockTest {
    private static ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    static Lock lock = new ReentrantLock(); // 注意这个地方
    public static <E> void main(String[] args) {
        new Thread() {
            public void run() {
                Thread thread = Thread.currentThread();
                
                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();
                }

            };
        }.start();
        
        new Thread() {
            public void run() {
                Thread thread = Thread.currentThread();
                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();
                }

            };
        }.start();
    }

}

运行结果：

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

即正常的加锁操作。

 

例子2，tryLock()的使用方法

package cn.itcast_01_mythread.thread.lock;

import java.util.ArrayList;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * 观察现象：一个线程获得锁后，另一个线程取不到锁，不会一直等待
 * @author
 *
 */
public class MyTryLock {

    private static ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    static Lock lock = new ReentrantLock(); // 注意这个地方
    public static void main(String[] args) {
        
        new Thread() {
            public void run() {
                Thread thread = Thread.currentThread();
                boolean tryLock = lock.tryLock();
                System.out.println(thread.getName()+" "+tryLock);
                if (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();
                    }
                }
            };
        }.start();

        new Thread() {
            public void run() {
                Thread thread = Thread.currentThread();
                boolean tryLock = lock.tryLock();
                System.out.println(thread.getName()+" "+tryLock);
                if (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();
                    }
                }

            };
        }.start();
    }

}

 

运行结果：

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

或者

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

可见结果不定，尝试获取锁，可能成功，可能失败。

 

例子3，lockInterruptibly()响应中断的使用方法：

package cn.itcast_01_mythread.thread.lock;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * 观察现象：如果thread-0得到了锁，阻塞。。。thread-1尝试获取锁，如果拿不到，则可以被中断等待
 * 
 * @author
 * 
 */
public class MyInterruptibly {
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) {
        MyInterruptibly test = new MyInterruptibly();
        MyThread thread0 = new MyThread(test);
        MyThread thread1 = new MyThread(test);
        thread0.start();
        thread1.start();

        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        thread1.interrupt();
        System.out.println("=====================");
    }

    public void insert(Thread thread) throws InterruptedException {
        lock.lockInterruptibly(); // 注意，如果需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() + "执行finally");
            lock.unlock();
            System.out.println(thread.getName() + "释放了锁");
        }
    }
}

class MyThread extends Thread {
    private MyInterruptibly test = null;

    public MyThread(MyInterruptibly test) {
        this.test = test;
    }

    @Override
    public void run() {

        try {
            test.insert(Thread.currentThread());
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被中断");
        }
    }

}

 

运行结果：

Thread-0得到了锁
=====================
Thread-1被中断

我们可以看到，Thread-0得到了锁，一直不释放，此时Thread-1可以手动停止。

 

 

接下来我们说一下ReadWriteLock，ReadWriteLock也是一个接口，在它里面只定义了两个方法：

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，从而使得多个线程可以同时进行读操作。下面的ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。

ReentrantReadWriteLock里面提供了很多丰富的方法，不过最主要的有两个方法：readLock()和writeLock()用来获取读锁和写锁。

 

 

下面通过几个例子来看一下ReentrantReadWriteLock具体用法。

当有多个线程读写文件时，读操作和写操作会发生冲突现象，写操作和写操作会发生冲突现象，但是读操作和读操作不会发生冲突现象。但是采用synchronized关键字来实现同步的话，就会导致一个问题：

如果多个线程都只是进行读操作，当一个线程在进行读操作时，其他线程只能等待无法进行读操作。

因此就需要一种机制来使得多个线程都只是进行读操作时，线程之间不会发生冲突，通过Lock就可以办到。

另外，通过Lock可以知道线程有没有成功获取到锁。这个是synchronized无法办到的。

总的来说，也就是说Lock提供了比synchronized更多的功能。

 

例子1：假如有多个线程要同时进行读操作的话，先看一下synchronized达到的效果

package cn.itcast_01_mythread.thread.lock;


/**
 * 一个线程又要读又要写，用synchronize来实现的话，读写操作都只能锁住后一个线程一个线程地进行
 * @author
 *
 */
public class MySynchronizedReadWrite {
    
    public static void main(String[] args)  {
        final MySynchronizedReadWrite test = new MySynchronizedReadWrite();
         
        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();
        int i=0;
        while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
            i++;
            if(i%4==0){
            System.out.println(thread.getName()+"正在进行写操作");
            }else {
                System.out.println(thread.getName()+"正在进行读操作");    
            }
        }
        System.out.println(thread.getName()+"读写操作完毕");
    }

}

 

运行结果：

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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0读写操作完毕
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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
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正在进行写操作
Thread-1读写操作完毕

我们可以看到，只有Thread-0读写操作完毕之后，Thread-1才会进行读写操作，不会有交叉。

 

例子2：改成用读写锁的话：

package cn.itcast_01_mythread.thread.lock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

/**
 * 使用读写锁，可以实现读写分离锁定，读操作并发进行，写操作锁定单个线程
 * 
 * 如果有一个线程已经占用了读锁，则此时其他线程如果要申请写锁，则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。
 * 如果有一个线程已经占用了写锁，则此时其他线程如果申请写锁或者读锁，则申请的线程会一直等待释放写锁。
 * @author
 *
 */
public class MyReentrantReadWriteLock {
     private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
     
        public static void main(String[] args)  {
            final MyReentrantReadWriteLock test = new MyReentrantReadWriteLock();
             
            new Thread(){
                public void run() {
                    test.get(Thread.currentThread());
                    test.write(Thread.currentThread());
                };
            }.start();
             
            new Thread(){
                public void run() {
                    test.get(Thread.currentThread());
                    test.write(Thread.currentThread());
                };
            }.start();
             
        }  
        
        /**
         * 读操作,用读锁来锁定
         * @param thread
         */
        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()+"读操作完毕");
            } finally {
                rwl.readLock().unlock();
            }
        }

        /**
         * 写操作，用写锁来锁定
         * @param thread
         */
        public void write(Thread thread) {
            rwl.writeLock().lock();;
            try {
                long start = System.currentTimeMillis();
                 
                while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
                    System.out.println(thread.getName()+"正在进行写操作");
                }
                System.out.println(thread.getName()+"写操作完毕");
            } finally {
                rwl.writeLock().unlock();
            }
        }
}

 

运行结果：

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-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-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读操作完毕
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读操作完毕
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1正在进行写操作
Thread-1写操作完毕
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
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Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0正在进行写操作
Thread-0写操作完毕

可以看到，当Thread-0进行读操作时，Thread-1也可以进行读操作，而写操作不能同时进行。

注意：

如果有一个线程已经占用了读锁，则此时其他线程如果要申请写锁，则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。

如果有一个线程已经占用了写锁，则此时其他线程如果申请写锁或者读锁，则申请的线程会一直等待释放写锁。

　　

3.Lock和synchronized的选择

1）Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现；

2）synchronized在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生；而Lock在发生异常时，如果没有主动通过unLock()去释放锁，则很可能造成死锁现象，因此使用Lock时需要在finally块中释放锁；

3）Lock可以让等待锁的线程响应中断，而synchronized却不行，使用synchronized时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断；

4）通过Lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到（tryLock）。

5）Lock可以提高多个线程进行读操作的效率（读写锁）。

6)  Lock可以实现公平锁，Synchronized不保证公平性。

在性能上来说，如果竞争资源不激烈，两者的性能是差不多的，而当竞争资源非常激烈时（即有大量线程同时竞争），此时Lock的性能要远远优于synchronized。所以说，在具体使用时要根据适当情况选择。