　　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。

第2 部分 java.util.concurrent.locks包下常用的类

1.Lock

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() //获取锁。 
 void lockInterruptibly() //如果当前线程未被中断，则获取锁。 
 Condition newCondition() // 返回绑定到此 Lock 实例的新 Condition 实例。 
 boolean tryLock()  //仅在调用时锁为空闲状态才获取该锁。 
 boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)  //如果锁在给定的等待时间内空闲，并且当前线程未被中断，则获取锁。 
 void unlock()  //释放锁。 
 }

下面来逐个讲述Lock接口中每个方法的使用，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()这个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区别呢？

　　首先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。通常使用Lock来进行同步的话，是以下面这种形式去使用的:

1 Lock lock = ...;
2 lock.lock();
3 try{
4     //处理任务
5 }catch(Exception ex){
6      
7 }finally{
8     lock.unlock();   //释放锁
9 }

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。

　　所以，一般情况下通过tryLock来获取锁时是这样使用的：

 1 Lock lock = ...;
 2 if(lock.tryLock()) {
 3      try{
 4          //处理任务
 5      }catch(Exception ex){
 6          
 7      }finally{
 8          lock.unlock();   //释放锁
 9      } 
10 }else {
11     //如果不能获取锁，则直接做其他事情
12 }

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只有在等待，那么对线程B调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程。

　　由于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()一般的使用形式如下：

1 public void method() throws InterruptedException {
2     lock.lockInterruptibly();
3     try {  
4      //.....
5     }
6     finally {
7         lock.unlock();
8     }  
9 }

注意，当一个线程获取了锁之后，是不会被interrupt()方法中断的。因为本身在前面的文章中讲过单独调用interrupt()方法不能中断正在运行过程中的线程，只能中断阻塞过程中的线程。

　　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。

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，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ReentrantLock。

例子1，lock()的正确使用方法

 1 /**
 2  * lock() 的正确使用方法
 3  * @ClassName: Test
 4  * @author xingle
 5  * @date 2015-1-7 下午8:04:18
 6  */
 7 public class Test {
 8     private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
 9 
10     public static void main(String[] args){
11         final Test test = new Test();
12         new Thread(){
13             public void run(){
14                 test.insert(Thread.currentThread());
15             }
16         }.start();
17         
18         new Thread(){
19             public void run(){
20                 test.insert(Thread.currentThread());
21             }
22         }.start();
23     }
24 
25 
26     public void insert(Thread currentThread) {
27         Lock lock = new ReentrantLock(); //注意这个地方
28         lock.lock();
29         try{
30             System.out.println(currentThread.getName()+"得到了锁");
31             for(int i=0;i<5;i++) {
32                 arrayList.add(i);
33             }
34         }catch(Exception ex){
35             
36         }finally{
37             System.out.println(currentThread.getName()+"释放了锁");
38             lock.unlock();
39         }
40         
41     }
42 }

执行结果：

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，每个线程执行该方法时都会保存一个副本，那么理所当然每个线程执行到lock.lock()处获取的是不同的锁，所以就不会发生冲突。

只需要将lock声明为类的属性即可。

 1 public class Test {
 2     private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
 3     Lock lock = new ReentrantLock(); //注意这个地方
 4     public static void main(String[] args){
 5         final Test test = new Test();
 6         new Thread(){
 7             public void run(){
 8                 test.insert(Thread.currentThread());
 9             }
10         }.start();
11         
12         new Thread(){
13             public void run(){
14                 test.insert(Thread.currentThread());
15             }
16         }.start();
17     }
18 
19 
20     public void insert(Thread currentThread) {
21         
22         lock.lock();
23         try{
24             System.out.println(currentThread.getName()+"得到了锁");
25             for(int i=0;i<5;i++) {
26                 arrayList.add(i);
27             }
28         }catch(Exception ex){
29             
30         }finally{
31             System.out.println(currentThread.getName()+"释放了锁");
32             lock.unlock();
33         }
34         
35     }
36 }

执行结果：

例子2，tryLock()的使用方法

 1 /**
 2  * tryLock()的使用
 3  * @ClassName: tryLock
 4  * @author xingle
 5  * @date 2015-1-7 下午8:29:35
 6  */
 7 public class tryLock {
 8     
 9     private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
10     private Lock lock = new ReentrantLock();    //注意这个地方
11     public static void main(String[] args)  {
12         final tryLock test = new tryLock();
13          
14         new Thread(){
15             public void run() {
16                 test.insert(Thread.currentThread());
17             };
18         }.start();
19          
20         new Thread(){
21             public void run() {
22                 test.insert(Thread.currentThread());
23             };
24         }.start();
25     }
26 
27     public void insert(Thread currentThread) {
28         if(lock.tryLock()){
29             try{
30                 System.out.println(currentThread.getName()+"得到了锁");
31                 for(int i=0;i<5;i++) {
32                     arrayList.add(i);
33                 }
34             }catch(Exception ex){
35                 // TODO: handle exception
36             }finally{
37                 System.out.println(currentThread.getName()+"释放了锁");
38                 lock.unlock();
39             }
40             
41         } else {
42             System.out.println(currentThread.getName()+"获取锁失败");
43         }
44     }  
45 
46 }

执行结果：

例子3，lockInterruptibly()响应中断的使用方法：

 1 /**
 2  * lockInterruptibly()使用
 3  * @ClassName: lockInterruptiblyTest
 4  * @author xingle
 5  * @date 2015-1-7 下午8:39:30
 6  */
 7 public class lockInterruptiblyTest {
 8     private Lock lock = new ReentrantLock();
 9     public static void main(String[] args){
10         lockInterruptiblyTest test = new lockInterruptiblyTest();
11         MyThread thread1 = new MyThread(test);
12         MyThread thread2 = new MyThread(test);
13         thread1.start();
14         thread2.start();
15         
16         try {
17             Thread.sleep(200);
18         } catch (InterruptedException e) {
19             e.printStackTrace();
20         }
21         thread2.interrupt();
22     }
23     
24     public void insert(Thread thread) throws InterruptedException  
25     {
26         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
27         try{
28             System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
29             long startTime = System.currentTimeMillis();
30             for(;;) {
31                 if(System.currentTimeMillis() - startTime >= 20000)
32                     break;
33                 //插入数据
34             }
35         }finally{
36             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行finally");
37             lock.unlock();
38             System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
39         }
40     }
41 }
42 
43 
44 class MyThread extends Thread{
45     private lockInterruptiblyTest test = null;
46     public MyThread(lockInterruptiblyTest test){
47         this.test = test;
48     }
49     
50     public void run(){
51         try {
52             test.insert(Thread.currentThread());
53         } catch (InterruptedException e) {
54             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"被中断");
55         }
56     }
57 }

运行之后，发现thread2能够被正确中断。

执行结果：

3.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。

4.ReentrantReadWriteLock

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。

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：

 1 public class test1 {
 2     
 3     public static void main(String[] args){
 4         final test1 test = new test1();
 5         
 6         new Thread(){
 7             public void run(){
 8                 test.get(Thread.currentThread());
 9             }
10         }.start();
11         
12         new Thread(){
13             public void run(){
14                 test.get(Thread.currentThread());
15             }
16         }.start();
17     }
18 
19 
20     public synchronized  void get(Thread currentThread) {
21         
22         long start = System.currentTimeMillis();
23         while(System.currentTimeMillis() - start <=1){
24             System.out.println(currentThread.getName()+"正在进行读操作");
25         }
26         System.out.println(currentThread.getName()+"读操作完毕");
27     }
28     
29 
30 }

执行结果：

Thread-0正在进行读操作
Thread-0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读操作完毕

View Code

而改成用读写锁的话：

 1 public class test1 {
 2     private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
 3     
 4     public static void main(String[] args){
 5         final test1 test = new test1();
 6         
 7         new Thread(){
 8             public void run(){
 9                 test.get(Thread.currentThread());
10             }
11         }.start();
12         
13         new Thread(){
14             public void run(){
15                 test.get(Thread.currentThread());
16             }
17         }.start();
18     }
19 
20 
21     public void get(Thread currentThread) {
22         rwl.readLock().lock();
23         try{
24             long start = System.currentTimeMillis();
25             while(System.currentTimeMillis() - start <=1){
26                 System.out.println(currentThread.getName()+"正在进行读操作");
27             }
28             System.out.println(currentThread.getName()+"读操作完毕");
29         }finally {
30             rwl.readLock().unlock();
31         }
32     }
33     
34 }

执行结果：

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

View Code

说明thread1和thread2在同时进行读操作。

　　这样就大大提升了读操作的效率。

　　不过要注意的是，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。

　　关于ReentrantReadWriteLock类中的其他方法感兴趣的朋友可以自行查阅API文档。

5.Lock和synchronized的选择

总结来说，Lock和synchronized有以下几点不同：

　　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。

　　5）Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。

　　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。

6.synchronized 和 ReentrantLock 的选择

　　在一些内置锁无法满足需求的情况下，ReentrantLock 可以作为一种高级工具。当需要一些高级功能时才应该使用ReentrantLock，这些功能包括：可定时的、可轮询的与可中断的锁获取操作，公平队列，以及非块结构的锁。否则，还是应该优先使用synchronized。

第3 部分锁的相关概念介绍

3.1 可重入锁

　　如果锁具备可重入性，则称作为可重入锁。像synchronized和ReentrantLock都是可重入锁，可重入性在我看来实际上表明了锁的分配机制：基于线程的分配，而不是基于方法调用的分配。举个简单的例子，当一个线程执行到某个synchronized方法时，比如说method1，而在method1中会调用另外一个synchronized方法method2，此时线程不必重新去申请锁，而是可以直接执行方法method2。

class MyClass {
    public synchronized void method1() {
        method2();
    }
     
    public synchronized void method2() {
         
    }
}

　　上述代码中的两个方法method1和method2都用synchronized修饰了，假如某一时刻，线程A执行到了method1，此时线程A获取了这个对象的锁，而由于method2也是synchronized方法，假如synchronized不具备可重入性，此时线程A需要重新申请锁。但是这就会造成一个问题，因为线程A已经持有了该对象的锁，而又在申请获取该对象的锁，这样就会线程A一直等待永远不会获取到的锁。

而由于synchronized和Lock都具备可重入性，所以不会发生上述现象。

3.2 可中断锁

　　可中断锁：顾名思义，就是可以相应中断的锁。

　　在Java中，synchronized就不是可中断锁，而Lock是可中断锁。

　　如果某一线程A正在执行锁中的代码，另一线程B正在等待获取该锁，可能由于等待时间过长，线程B不想等待了，想先处理其他事情，我们可以让它中断自己或者在别的线程中中断它，这种就是可中断锁。

　　在前面演示lockInterruptibly()的用法时已经体现了Lock的可中断性。

3.3 公平锁

　　公平锁即尽量以请求锁的顺序来获取锁。比如同是有多个线程在等待一个锁，当这个锁被释放时，等待时间最久的线程（最先请求的线程）会获得该所，这种就是公平锁。

　　非公平锁即无法保证锁的获取是按照请求锁的顺序进行的。这样就可能导致某个或者一些线程永远获取不到锁。

　　在Java中，synchronized就是非公平锁，它无法保证等待的线程获取锁的顺序。

　　而对于ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock，它默认情况下是非公平锁，但是可以设置为公平锁。

 1 static final class NonfairSync extends Sync {
 2         private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;
 3 
 4         /**
 5          * Performs lock.  Try immediate barge, backing up to normal
 6          * acquire on failure.
 7          */
 8         final void lock() {
 9             if (compareAndSetState(0, 1))
10                 setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
11             else
12                 acquire(1);
13         }
14 
15         protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
16             return nonfairTryAcquire(acquires);
17         }
18     }
19 
20     /**
21      * Sync object for fair locks
22      */
23     static final class FairSync extends Sync {
24         private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;
25 
26         final void lock() {
27             acquire(1);
28         }
29 
30         /**
31          * Fair version of tryAcquire.  Don't grant access unless
32          * recursive call or no waiters or is first.
33          */
34         protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
35             final Thread current = Thread.currentThread();
36             int c = getState();
37             if (c == 0) {
38                 if (!hasQueuedPredecessors() &&
39                     compareAndSetState(0, acquires)) {
40                     setExclusiveOwnerThread(current);
41                     return true;
42                 }
43             }
44             else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
45                 int nextc = c + acquires;
46                 if (nextc < 0)
47                     throw new Error("Maximum lock count exceeded");
48                 setState(nextc);
49                 return true;
50             }
51             return false;
52         }
53     }

在ReentrantLock中定义了2个静态内部类，一个是NotFairSync，一个是FairSync，分别用来实现非公平锁和公平锁。

　　我们可以在创建ReentrantLock对象时，通过以下方式来设置锁的公平性：

1 ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);

如果参数为true表示为公平锁，为fasle为非公平锁。默认情况下，如果使用无参构造器，则是非公平锁。

 1 /**
 2      * Creates an instance of {@code ReentrantLock}.
 3      * This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}.
 4      */
 5     public ReentrantLock() {
 6         sync = new NonfairSync();
 7     }
 8 
 9     /**
10      * Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the
11      * given fairness policy.
12      *
13      * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
14      */
15     public ReentrantLock(boolean fair) {
16         sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
17     }