JUC线程进阶篇05：同步锁Lock

2023年10月6日 315次阅读 来源: JUC

JUC线程进阶篇05：同步锁Lock

标签： 多线程

JDK5 以前解决多线程安全问题的方式：
1. 同步代码块
2. 同步方法
都需要使用synchronized关键字，是隐式的锁。

在Concurrent包中提供了一种更加灵活的方式：同步锁Lock，是显示锁。

了解Lock

Lock接口中定义了一组抽象的加锁操作，与内置加锁机制不同的是，lock提供了一种无条件的、可轮询的、定时的以及可终端的锁获取操作，所有加锁和解锁的方法都是显式的。

ReentrantLock实现了Lock接口，并提供了与synchronized相同的互斥性和内存可见性。

lock()相当于进入同步代码块，unlock()相当于退出同步代码块。

Lock方法讲解

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

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()与线程协作相关。

四种获取锁的方式

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？

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。

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。

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
}

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(); } }

Lock和Synchronized的区别

为什么要穿件一个与内置锁相似的显式锁呢？内置锁在某些情况下有一些局限性。比如：无法终端一个正在等待获取锁的线程，无法在请求获取一个锁时无限等下去，这就不够灵活。

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，synchronized是在JVM层面上实现的，不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定，但是使用Lock则不行，lock是通过代码实现的，要保证锁定一定会被释放，就必须将 unLock()放到finally{} 中；

  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，线程可以中断去干别的事务，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。

例如：
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

场景：卖票的线程安全问题

public class TestLock {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket ticket = new Ticket();

        new Thread(ticket,"窗口1").start();
        new Thread(ticket,"窗口2").start();
        new Thread(ticket,"窗口3").start();
    }
}

class Ticket implements Runnable {
    private int ticket = 5;
    public void run() {
        while (ticket > 0) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            ticket --;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售出一张票，剩余" + ticket + "张票");
        }
    }
}

使用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。

package sort;

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

/** * Created by japson on 4/21/2018. */
public class TestLock {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket ticket = new Ticket();

        new Thread(ticket,"窗口1").start();
        new Thread(ticket,"窗口2").start();
        new Thread(ticket,"窗口3").start();
    }
}

class Ticket implements Runnable {

    private int ticket = 5;

    private Lock lock = new ReentrantLock();

    public void run() {

        while (true) {
            lock.lock();
            if (ticket > 0) {
                try {
                    try {
                        Thread.sleep(50);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    ticket--;
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售出一张票，剩余" + ticket + "张票");
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }

        }
    }
}
    原文作者：JUC
    原文地址: https://blog.csdn.net/japson_iot/article/details/80043198
    本文转自网络文章，转载此文章仅为分享知识，如有侵权，请联系博主进行删除。
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