JUC 高并发编程之Lock 接口

Synchronized

Synchronized 关键字回顾

synchronized 是 Java 中的关键字，是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种：

  • 修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{}括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象
  • 修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象
  • 虽然可以使用 synchronized 来定义方法，但 synchronized 并不属于方法定义的一部分，因此，synchronized 关键字不能被继承。如果在父类中的某个方 法使用了 synchronized 关键字，而在子类中覆盖了这个方法，在子类中的这个方法默认情况下并不是同步的，而必须显式地在子类的这个方法中加上 synchronized 关键字才可以。当然，还可以在子类方法中调用父类中相应的方法，这样虽然子类中的方法不是同步的，但子类调用了父类的同步方法，因此，子类的方法也就相当于同步了
  • 修改一个静态的方法，其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的所有对象
  • 修改一个类，其作用的范围是 synchronized 后面括号括起来的部分，作用主的对象是这个类的所有对象

售票案例

class Ticket {
 //票数
 private int number = 30;
 //操作方法：卖票
 public synchronized void sale() {
 //判断：是否有票
 if(number > 0) {
 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : 
"+(number--)+" "+number);
 }
 } }
  • 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：
  • 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
  • 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
  • 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

什么是 Lock

Lock 锁实现提供了比使用同步方法和语句可以获得的更广泛的锁操作。它们允许更灵活的结构，可能具有非常不同的属性，并且可能支持多个关联的条件对象。Lock 提供了比 synchronized 更多的功能

Lock 与的 Synchronized 区别

  • 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
  • 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

Lock 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

  • 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
  • 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
}

newCondition

  • 关键字 synchronized 与 wait()/notify()这两个方法一起使用可以实现等待/通知模式， Lock 锁的 newContition()方法返回 Condition 对象，Condition 类也可以实现等待/通知模式
  • 用 notify()通知时，JVM 会随机唤醒某个等待的线程， 使用 Condition 类可以进行选择性通知， Condition 比较常用的两个方法：
  • await()会使当前线程等待,同时会释放锁,当其他线程调用 signal()时,线程会重新获得锁并继续执行
  • signal()用于唤醒一个等待的线程
  • ==注意：在调用 Condition 的 await()/signal()方法前，也需要线程持有相关的 Lock 锁，调用 await()后线程会释放这个锁，在 singal()调用后会从当前Condition 对象的等待队列中，唤醒 一个线程，唤醒的线程尝试获得锁， 一旦获得锁成功就继续执行

ReentrantLock

  • ReentrantLock，意思是“可重入锁”。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
public class Test {
private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
public static void main(String[] args) {
final Test test = new Test();
new Thread(){
public void run() {
test.insert(Thread.currentThread());
};
}.start();
new Thread(){
public void run() {
test.insert(Thread.currentThread());
};
}.start();
} 
public void insert(Thread thread) {
Lock lock = new ReentrantLock(); //注意这个地方
lock.lock();
try {
System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
for(int i=0;i<5;i++) {
arrayList.add(i);
}
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}finally {
System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
lock.unlock();
} } }

ReadWriteLoc

  • 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();
}
  • 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

小结(重点)

Lock 和 synchronized 有以下几点不同：

  • 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 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
  • 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
  • 通过 Lock 可以知道有没有成功获取锁，而 synchronized 却无法办到
  • Lock 可以提高多个线程进行读操作的效率