Lock接口
Lock接口的概述
* Lock是JDK1.5新特性
* 专门用来实现线程安全的技术
Lock接口的常用实现类
* ReentrantLock：互斥锁
Lock接口的常用方法
void lock() 获取锁
void unlock() 释放锁
注意事项
* 获取锁和释放锁的代码必须成对出现。
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？
在上面一篇文章中，我们了解到如果一个代码块被synchronized修饰了，当一个线程获取了对应的锁，并执行该代码块时，其他线程便只能一直等待，
等待获取锁的线程释放锁，而这里获取锁的线程释放锁只会有两种情况：
1）获取锁的线程执行完了该代码块，然后线程释放对锁的占有；
2）线程执行发生异常，此时JVM会让线程自动释放锁。
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。
再举个例子：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。
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包下常用的类
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
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(); Condition newCondition(); }
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：
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，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：
Lock lock = ...; if(lock.tryLock()) { try{ //处理任务 }catch(Exception ex){ }finally{ lock.unlock(); //释放锁 } }else { //如果不能获取锁，则直接做其他事情 }
使用
package com.xuecheng.manage_course.dao; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class TryLock extends Thread { //总票数 private static int tickets=100; //创建互斥锁对象 private static Lock reentrantLock =new ReentrantLock(); // private boolean falg=false; @Override public void run() { while (true) { if (reentrantLock.tryLock()){//尝试获取锁 try { // Thread.sleep(1); sleep是让其他线程可以获取资源 否则一直是当前线程获取 Thread.sleep(1);// 注意：是不会放当前线程的，只是暂时休眠 if (tickets > 0) { System.out.println(this.getName() + " 卖了一张票，还剩余" + (--tickets) + "票"); continue; } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { //释放锁 此处保证其他线程可以拿到锁 reentrantLock.unlock(); } }else { System.out.println("doSomething...."); } System.out.println("票没了"); break; } } }
@Test public void ThreadLockTest(){ TickedThread t1 = new TickedThread(); TickedThread t2 = new TickedThread(); TickedThread t3 = new TickedThread(); t1.start(); t2.start(); t3.start(); }
。。。
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：
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。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
案例一
package com.xuecheng.manage_course.dao; import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class TestLock1 { private List<Integer> list =new ArrayList<>(); private Lock lock = new ReentrantLock(); public void insert(Thread thread){ //获取锁 lock.lock(); try { System.out.println("线程 "+thread.getName()+" 获取到了锁"); for(int i=1;i<=5;i++){ list.add(i); } }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); }finally {//一定要释放锁 System.out.println("线程 "+thread.getName()+" 释放了锁"); lock.unlock(); } } }
@Test public void ThreadLockTest2(){ TestLock1 testLock1 = new TestLock1(); //线程一 new Thread(){ @Override public void run() { testLock1.insert(Thread.currentThread()); } }.start(); // 线程二 new Thread(){ @Override public void run() { testLock1.insert(Thread.currentThread()); } }.start(); }
案例二
package com.xuecheng.manage_course.dao; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class TickedThread extends Thread { //总票数 private static int tickets=100; //创建互斥锁对象 private static Lock reentrantLock =new ReentrantLock(); @Override public void run() { while (true){ try { Thread.sleep(1); //获取锁 reentrantLock.lock(); if(tickets>0){ System.out.println(this.getName()+" 卖了一张票，还剩余"+ (--tickets)+"票"); continue; } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }finally { //释放锁 此处保证其他线程可以拿到锁 reentrantLock.unlock(); } System.out.println("票没了"); break; } } }
@Test public void ThreadLockTest(){ TickedThread t1 = new TickedThread(); TickedThread t2 = new TickedThread(); TickedThread t3 = new TickedThread(); t1.start(); t2.start(); t3.start(); }
结果
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案例三 出现异常的线程
package com.xuecheng.manage_course.dao; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class TickedThread extends Thread { //总票数 private static int tickets=100; //创建互斥锁对象 private static Lock reentrantLock =new ReentrantLock(); // private boolean falg=false; @Override public void run() { while (true){ try { Thread.sleep(1); //获取锁 reentrantLock.lock(); if("Thread-12".equals(this.getName())){ System.out.println("出现异常了"); int i=1/0; } if(tickets>0){ System.out.println(this.getName()+" 卖了一张票，还剩余"+ (--tickets)+"票"); continue; } } catch (InterruptedException e) { falg=true; e.printStackTrace(); }finally { //释放锁 此处保证其他线程可以拿到锁 if(!falg) {//不出现异常释放锁 reentrantLock.unlock(); } } System.out.println("票没了"); break; } } }
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案例四
package com.xuecheng.manage_course.dao; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class TickedThread extends Thread { //总票数 private static int tickets=100; //创建互斥锁对象 private static Lock reentrantLock =new ReentrantLock(); // private boolean falg=false; @Override public void run() { while (true){ try { // Thread.sleep(1); sleep是让其他线程可以获取资源 否则一直是当前线程获取 //Thread.sleep(1) 注意：是不会放当前线程的，只是暂时休眠 //获取锁 reentrantLock.lock(); if(tickets>0){ System.out.println(this.getName()+" 卖了一张票，还剩余"+ (--tickets)+"票"); continue; } } catch (Exception e) { falg=true; e.printStackTrace(); }finally { //释放锁 此处保证其他线程可以拿到锁 if(!falg) {//不出现异常释放锁 reentrantLock.unlock(); } } System.out.println("票没了"); break; } } }
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
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：
package com.xuecheng.manage_course.dao; public class ReentranLockRead1 { public synchronized void read(Thread thread){ long start = System.currentTimeMillis(); while (System.currentTimeMillis()-start<=1){ System.out.println("当前线程 "+thread.getName()+" 正在进行读操作"); } System.out.println("当前线程 "+thread.getName()+" 结束读操作"); } }
@Test public void ThreadLockTest3(){ ReentranLockRead1 reentranLockRead1 = new ReentranLockRead1(); //线程一 new Thread(){ @Override public void run() { reentranLockRead1.read(Thread.currentThread()); } }.start(); // 线程二 new Thread(){ @Override public void run() { reentranLockRead1.read(Thread.currentThread()); } }.start(); }
。。。
当前线程 Thread-10 正在进行读操作
当前线程 Thread-10 正在进行读操作
当前线程 Thread-10 正在进行读操作
当前线程 Thread-10 正在进行读操作
当前线程 Thread-10 正在进行读操作
当前线程 Thread-10 结束读操作
。。。
当前线程 Thread-11 正在进行读操作
当前线程 Thread-11 正在进行读操作
当前线程 Thread-11 正在进行读操作
当前线程 Thread-11 正在进行读操作
当前线程 Thread-11 正在进行读操作
当前线程 Thread-11 正在进行读操作
当前线程 Thread-11 正在进行读操作
当前线程 Thread-11 结束读操作
这段程序的输出结果会是，直到thread1执行完读操作之后，才会打印thread2执行读操作的信息。
package com.xuecheng.manage_course.dao; import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock; public class ReentranLockRead2 { private ReentrantReadWriteLock rwl =new ReentrantReadWriteLock(); public void read(Thread thread){ rwl.readLock().lock(); try { long start = System.currentTimeMillis(); while (System.currentTimeMillis()-start<=1){ System.out.println("当前线程 "+thread.getName()+" 正在进行读操作"); } System.out.println("当前线程 "+thread.getName()+" 结束读操作"); }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); }finally { rwl.readLock().unlock(); } } }
@Test public void ThreadLockTest4(){ ReentranLockRead2 reentranLockRead2 = new ReentranLockRead2(); //线程一 new Thread(){ @Override public void run() { reentranLockRead2.read(Thread.currentThread()); } }.start(); // 线程二 new Thread(){ @Override public void run() { reentranLockRead2.read(Thread.currentThread()); } }.start(); }
说明thread11和thread10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。
Lock和synchronized区别？
.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
.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；
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synchronized是一个关键字，Lock是一个接口，是JDK1.5新特性.
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synchronized代码块执行完成之后会自动释放锁对象，Lock必须手动调用方法释放锁对象。
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synchronized代码块出现了异常也会自动释放锁对象，Lock接口中出现异常也需要手动释放锁对象。
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如果资源竞争不激烈时，使用synchronized或Lock接口的效率差不多，如果资源竞争很激烈，强烈推荐使用Lock接口。
本文部分参考
