Java多线程进阶（1）—— J.U.C之locks框架：接口

原创于 2024-02-17 08:56:31 发布 · 693 阅读

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本系列文章中所说的juc-locks锁框架就是指java.util.concurrent.locks包，该包提供了一系列基础的锁工具，用以对synchronizd、wait、notify等进行补充、增强。

juc-locks锁框架中一共就三个接口：Lock、Condition、ReadWriteLock，接下来对这些接口作介绍，更详细的信息可以参考Oracle官方的文档。

一、Lock接口简介

Lock接口可以视为synchronized的增强版，提供了更灵活的功能。该接口提供了限时锁等待、锁中断、锁尝试等功能。

1.1 接口定义

该接口的方法声明如下：

需要注意lock()和lockInterruptibly()这两个方法的区别：

lock()方法类似于使用synchronized关键字加锁，如果锁不可用，出于线程调度目的，将禁用当前线程，并且在获得锁之前，该线程将一直处于休眠状态。
lockInterruptibly()方法顾名思义，就是如果锁不可用，那么当前正在等待的线程是可以被中断的，这比synchronized关键字更加灵活。

1.2 使用示例

可以看到，Lock作为一种同步器，一般会用一个finally语句块确保锁最终会释放。

    Lock lock = ...;
    if (lock.tryLock()) {
        try {
            // manipulate protected state
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    } else {
        // perform alternative actions
    }

二、Condition接口简介

Condition可以看做是Obejct类的wait()、notify()、notifyAll()方法的替代品，与Lock配合使用。
当线程执行condition对象的await方法时，当前线程会立即释放锁，并进入对象的等待区，等待其它线程唤醒或中断。

JUC在实现Conditon对象时，其实是通过实现AQS框架，来实现了一个Condition等待队列，这个在后面讲AQS框架时会详细介绍，目前只要了解Condition如何使用即可。

2.1 接口定义

2.2 使用示例

Oracle官方文档中给出了一个缓冲队列的示例：

假定有一个缓冲队列，支持 put 和 take 方法。如果试图在空队列中执行 take 操作，则线程将一直阻塞，直到队列中有可用元素；如果试图在满队列上执行 put 操作，则线程也将一直阻塞，直到队列不满。

    class BoundedBuffer {
        final Lock lock = new ReentrantLock();
        final Condition notFull = lock.newCondition();
        final Condition notEmpty = lock.newCondition();
    
        final Object[] items = new Object[100];
        int putptr, takeptr, count;
    
        public void put(Object x) throws InterruptedException {
            lock.lock();
            try {
                while (count == items.length)    //防止虚假唤醒，Condition的await调用一般会放在一个循环判断中
                    notFull.await();
                items[putptr] = x;
                if (++putptr == items.length)
                    putptr = 0;
                ++count;
                notEmpty.signal();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    
        public Object take() throws InterruptedException {
            lock.lock();
            try {
                while (count == 0)
                    notEmpty.await();
                Object x = items[takeptr];
                if (++takeptr == items.length)
                    takeptr = 0;
                --count;
                notFull.signal();
                return x;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }

等待 Condition 时，为了防止发生“虚假唤醒”， Condition 一般都是在一个循环中被等待，并测试正被等待的状态声明，如上述代码注释部分。
虽然上面这个示例程序即使不用while，改用if判断也不会出现问题，但是最佳实践还是做while循环判断——Guarded Suspension模式，以防遗漏情况。