Java中的锁

关于锁：

java的内置锁：

每个java对象都可以用做一个实现同步的锁，这些锁成为内置锁。线程进入同步代码块或方法的时候会自动获得该锁，在退出同步代码块或方法时会释放该锁。

获得内置锁的唯一途径就是进入这个锁的保护的同步代码块或方法。

java的对象锁和类锁：

java的对象锁和类锁在锁的概念上基本上和内置锁是一致的，

但是，两个锁实际是有很大的区别的，对象锁是用于对象实例方法，或者一个对象实例上的，
类锁是用于类的静态方法或者一个类的class对象上的。我们知道，类的对象实例可以有很多个，
但是每个类只有一个class对象，所以不同对象实例的对象锁是互不干扰的，但是每个类只有一个类锁。
但是有一点必须注意的是，其实类锁只是一个概念上的东西，并不是真实存在的，
它只是用来帮助我们理解锁定实例方法和静态方法的区别的

Java中的synchronized意为同步，该关键字使用的就是java的内置锁，该关键字可以加在代码块上、方法上、静态方法、类。
加在普通方法上时锁是this对象、也就是当一个线程访问该方法时会去获取this对象锁、会在执行完同步方法后释放该锁。
若果在这期间有其他线程想要获取该锁时会进入线程的阻塞状态，等待该锁被释放。

从Java 5之后，在java.util.concurrent.locks包下提供了另外一种方式来实现同步访问，那就是Lock。

synchronized的缺陷:

synchronized是java中的一个关键字，也就是说是Java语言内置的特性。那么为什么会出现Lock呢？

首先，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。其次，
那么如果这个获取锁的线程由于要等待IO或者其他原因（比如调用sleep方法）被阻塞了，
但是又没有释放锁，其他线程便只能干巴巴地等待，试想一下，这多么影响程序执行效率。
因此就需要有一种机制可以不让等待的线程一直无期限地等待下去（比如只等待一定的时间或者能够响应中断），
通过Lock就可以办到。还有，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，所以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。

总结一下

也就是说Lock提供了比synchronized更多的功能。但是要注意以下几点：

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。

java.util.concurrent.locks

下面我们就来探讨一下java.util.concurrent.locks包中常用的类和接口。

1.Lock：

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。
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。
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。
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”，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。
ReentrantLock是唯一实现了Lock接口的类，并且ReentrantLock提供了更多的方法。

3.ReentrantReadWriteLock：

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。

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。

4.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。

锁的相关概念介绍

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。

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。

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。

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。
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。
另外在ReentrantLock类中定义了很多方法，比如：
　　isFair()        //判断锁是否是公平锁
　　isLocked()    //判断锁是否被任何线程获取了
　　isHeldByCurrentThread()   //判断锁是否被当前线程获取了
　　hasQueuedThreads()   //判断是否有线程在等待该锁
　　在ReentrantReadWriteLock中也有类似的方法，同样也可以设置为公平锁和非公平锁。不过要记住，
ReentrantReadWriteLock并未实现Lock接口，它实现的是ReadWriteLock接口。

4.读写锁

　　读写锁将对一个资源（比如文件）的访问分成了2个锁，一个读锁和一个写锁。
　　正因为有了读写锁，才使得多个线程之间的读操作不会发生冲突。
　　ReadWriteLock就是读写锁，它是一个接口，ReentrantReadWriteLock实现了这个接口。
　　可以通过readLock()获取读锁，通过writeLock()获取写锁。