【Concurrency】之 超越内置锁（使用ReentrantLock）

前言

内置锁虽然方便但限制很多：

1. 一个线程因为等待内置锁而进入阻塞之后，就无法中断该线程了
2. 尝试获取内置锁时，无法设置超时
3. 获得内置锁，必须使用synchronized块

​​...​​

一、使用ReetrantLock

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ReetrantLock 提供显式的 ​​lock​​​ 和 ​​unlock​​ 方法

// ReetrantLock 代替 synchronized
Lock lock = new ReetrantLock();
lock.lock();
try {
    // 使用共享资源
} finally {
    lock.unlock();
}

（1）可中断的锁

（2）超时

ReentrantLock 可以为获取锁的操作设置超时时间
​​​lock.tryLock(1000, TimeUnit.MILLISECONDES);​​

（3）交替锁（head-over-hand locking）

在链表中插入一个节点。

1. 用锁保护整个链表（但链表加锁时其他使用者无法访问链表）

2. 交替锁可以只锁住链表的一部分（允许不涉及被锁部分的其他线程自由访问链表）

（4）条件变量

并发编程经常需要等待某个事件发生。

1. 从队列删除元素前需要等待队列非空
2. 向缓存添加数据前需要等待缓存有足够的空间

// 建议按照下面的模式使用条件变量：
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();

lock.lock();
try {
    while (! <<条件为真>>) {
        condition.await();
    }
    // 使用共享资源
} finally {
    lock.unlock();
}

当另一个线程调用了signal() 或者 signalAlll()，意味着对应的条件可能变为真，await()将原子地回复运行并重新加锁。

二、原子变量

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关于之前自增，java.util.concurrent.atomic包提供了更好的方案：

AtomicInteger 的 incrementAndGet()方法功能上等价于++count（AtomicInteger 也提供了getAndIncrement方法，等价于count++）。不过与++count 不同，incrementAndGet()方法是原子操作。

原子变量是无锁（lock-free）非阻塞（non-blocking）算法的基础，这种算法可以不用锁和阻塞来达到同步的目的。

三、再想想

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1. ReentrantLock创建时可以设置一个描述公平性的变量。什么是“公平”的锁？何时适合使用公平的锁？使用非公平的锁会怎样？
2. 什么是ReentrantReadWriteLock？它与ReentrantLock有什么区别？使用与什么场景？
3. 什么是“虚假唤醒”（spurious wakeup）什么时候发生虚假唤醒？为什么符合规范的代码不用担心虚假唤醒？
4. 什么是AtomicIntegerFieldUpdater？它与AtomicInteger有什么区别？适合用于什么场景？

四、小结

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ReentrantLock和java.util.concurrent.atomic可以做：

1. 在线程获取锁时中断它
2. 设置线程获取锁的超时时间
3. 按任意顺序获取和释放锁
4. 用条件变量等待某个条件变成真
5. 使用原子变量避免锁的使用