Java中的显示锁 ReentrantLock 和 ReentrantReadWriteLock

在Java1.5中引入了两种显示锁，分别是可重入锁ReentrantLock和可重入读写锁ReentrantReadWriteLock。它们分别实现接口Lock和ReadWriteLock。(注意：synchronized也是可重入锁)

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

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();
}

在此之前我们一直使用的是“内置锁”，也就是synchronized来保证线程安全性的。那么为什么会引入显示锁呢？毕竟synchronized用起来还是十分的简单，好用的(自动获取锁，自动释放锁，简化编程，减少错误)。但是synchronized简单好用的同时，在功能上却不足，存在局限性：

1）synchronized在申请锁如果被阻塞时，无法被中断；而Lock.lockInterruptibly()是可中断的锁；

2）synchronized无法实现轮询锁和限时锁；而使用显示锁的 Lock.tryLock() 配合 sleep() 和 while(true) 可以实现轮询锁；Lock.tryLock(long time, TimeUnit unit)实现了限时锁的功能；

3）另外显示锁的引入了，使我们可以方便实现细粒度的锁定；

4）读写锁的引入能够在读多写少的时提供更好的性能；synchronized和Lock对于“读读”环境也是互斥的；

5）另外显示锁，是我们可以使用“公平锁”；

但是，显示锁的引入也导致了编程的复杂，容易出错，容易导致没有释放锁。必须要使用try{}finally{}来保证锁被释放掉：

        Lock lock = new ReentrantLock();
        lock.lock();
        try{
            // access the resource protected by this lock
        }finally{
            lock.unlock();
        }

        if(lock.tryLock()){
            try{
                // ... ...
            }finally{
                lock.unlock();
            }
        }

要使用公平锁，需要传入参数：true，我们看一下他们的构造函数：

    /**
     * Creates an instance of {@code ReentrantLock}.
     * This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}.
     */
    public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }

    /**
     * Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the
     * given fairness policy.
     *
     * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
     */
    public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

默认的 new ReentrantLock(); 获得的是非公平锁。new ReentrantLock(true); 获得的才是公平锁。

所谓“公平锁”是指多个线程在等待同一个锁时，按照申请的先后顺序排队，先申请的线程先获得该锁。不允许插队。但是因为“公平锁”会导致过多的线程上下文切换，从而性能不好。所以一般使用非公平锁。

synchronized 和 ReentrantLock 在“同步”的功能上是等价的。性能方面在java1.6之后也是相似的。在java1.5中显示锁有优势。

所谓的“可重入锁”，是指同一个线程在已经获得了一个对象的锁时，可以再次获得该对象上的锁，不会阻塞。实现原理是，在ReentrantLock中保存了锁的拥有者 owner 和 锁被获取的次数。

总结：

内置锁synchronized，具有简单，好用，不易出错等优点，但是在功能方面有缺陷，不灵活；而显示锁ReentrantLock功能强大，十分灵活，但是编程容易出错。性能方面在java1.6之后两者差别很小，所以在一般情况下，我们会使用内置锁synchronized，只有在synchronized不能满足我们的功能需求时，才会使用显示锁ReentrantLock。