1.Lock接口
锁是用来控制多个线程访问共享资源的方式,一般来说,一个锁能够防止多个线程同时访问共享资源(但是优先锁可以允许多个线程并发的访问共享资源,比如读写锁)。在Lock接口出现之前,Java程序靠synchronized关键字实现锁的功能。而Java SE 5以后,并发包中新增了Lock接口,用来实现锁的功能,只是在使用的时候需要显示的获取和释放锁。虽然他缺少了隐式获取释放锁的便捷性,但是却拥有了锁获取与释放的可操作性、可中断的获取锁以及超时获取锁等多种synchronized关键字所不具备的1同步特性。
使用synchronized关键字将会隐式地获取锁,但是他将锁的获取和释放固化了,也就是先获取在释放。当然这种方式简化了同步的管理,可是扩展性没有显示的锁获取和释放来的好。
Lock接口提供的synchronized关键字所不具备的主要特性
特性 | 描述 |
尝试非阻塞地获取锁 | 当前线程尝试获取锁,如果这一时刻锁没有被其他线程获取到,则成功获取并持有锁 |
能被中断地获取锁 | 与synchronized不同,获取到锁的线程能够响应中断,当获取锁的线程被中断时,中断异常将会抛出,同时锁会被释放 |
超时获取锁 | 在指定的截止时间之前获取锁,如果截止时间到了仍旧无法获取锁,则返回 |
2.队列同步器
队列同步器AbstractQueuedSynchronizer(AQS),是用来构建锁或其他同步组件的基础框架,他使用了一个int成员变量表示同步状态,通过内置的FIFO队列来完成资源获取线程的排队工作。
同步器是实现锁的关键,在锁的实现中聚合同步器,利用同步器实现锁的语义。可以这样理解二者之间的关系:锁是面向使用者的,他定义了使用者与锁交互的接口,隐藏了实现细节;同步器面向的是锁的实现者,他简化了锁的实现方式,屏蔽了同步状态管理、线程排队、等待与唤醒等底层操作。
同步器提供的模板方式基本上分为3类:独占式获取释放同步状态、共享式获取释放同步状态、和查询同步队列中的等待线程情况。下面我们通过一个独占锁的示例了解一下同步器的工作原理。
顾名思义独占锁就是在同一时刻只有一个线程获取到锁,而其他获取锁的线程只能处理同步队列中等待,只有获取锁的线程释放了锁,后继的线程才能获取锁。
public class Mutex implements Lock {
/**
* 静态内部类,自定义同步器
*/
private static class Sync extends AbstractQueuedLongSynchronizer {
/**
* 是否处理占用状态
*
* @return boolean
*/
@Override
protected boolean isHeldExclusively() {
return getState() == 1;
}
/**
* 当状态为0的时候获取锁
*
* @param arg arg
* @return boolean
*/
@Override
protected boolean tryAcquire(long arg) {
if (compareAndSetState(0, 1)) {
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
return true;
}
return false;
}
/**
* 释放锁,将状态设置为0
*
* @param arg arg
* @return boolean
*/
@Override
protected boolean tryRelease(long arg) {
if (getState() == 0) {
throw new IllegalMonitorStateException();
}
setExclusiveOwnerThread(null);
setState(0);
return true;
}
// 返回一个ConditionObject,每一个condition包含一个condition队列
Condition newCondition() {
return new ConditionObject();
}
}
private final Sync sync = new Sync();
@Override
public void lock() {
sync.acquire(1);
}
@Override
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
sync.acquireInterruptibly(1);
}
@Override
public boolean tryLock() {
return sync.tryAcquire(1);
}
@Override
public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
return sync.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(time));
}
@Override
public void unlock() {
sync.release(1);
}
@Override
public Condition newCondition() {
return sync.newCondition();
}
public boolean isLocked() {
return sync.isHeldExclusively();
}
public boolean hasQueuedThreads() {
return sync.hasQueuedThreads();
}
}