Java并发编程 - 显示锁Lock和ReentrantLock-优快云博客

本文详细介绍了Java中的Lock接口及其核心方法，对比了Lock与synchronized关键字的不同之处，并通过示例展示了ReentrantLock的具体使用方法。

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Lock

Lock是一个接口，提供了无条件的、可轮询的、定时的、可中断的锁获取操作，所有加锁和解锁的方法都是显式的。包路径是：java.util.concurrent.locks.Lock。核心方法有 lock()，unlock()，tryLock()，实现类有 ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock.ReadLock、ReentrantReadWriteLock.WriteLock。

** 方法及说明 **

public abstract interface Lock {

	// 获取锁。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
	void lock();

	// 如果当前线程未被中断，则获取锁。如果锁可用，则获取锁，并立即返回。
	// 如果锁不可用，出于线程调度目的，将禁用当前线程，并且在发生以下两种情况之一以前，该线程将一直处于休眠状态：
	// 锁由当前线程获得；或者其他某个线程中断当前线程，并且支持对锁获取的中断。
	// 如果当前线程：在进入此方法时已经设置了该线程的中断状态；
	// 或者在获取锁时被中断，并且支持对锁获取的中断，则将抛出`InterruptedException`，并清除当前线程的已中断状态
	void lockInterruptibly() throws InterruptedException;

	// 仅在调用时锁为空闲状态才获取该锁。如果锁可用，则获取锁，并立即返回值 true。
	// 如果锁不可用，则此方法将立即返回值 false。通常对于那些不是必须获取锁的操作可能有用
	boolean tryLock();

	// 如果锁在给定的等待时间内空闲，并且当前线程未被中断，则获取锁。
	// 如果锁可用，则此方法将立即返回值 true。如果锁不可用，出于线程调度目的，
	// 将禁用当前线程，并且在发生以下三种情况之一前，该线程将一直处于休眠状态
	boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

	// 释放锁。对应于 lock()、tryLock()、tryLock(time, unit)、lockInterruptibly() 等操作，
	// 如果成功的话应该对应着一个`unlock()`，这样可以避免死锁或者资源浪费
	void unlock();

	// 返回用来与此 Lock 实例一起使用的 Condition 实例
	Condition newCondition();
}

ReentrantLock

ReentrantLock是Lock的实现类，是一个互斥的同步器，它具有扩展的能力。在竞争条件下，ReentrantLock 的实现要比现在的 synchronized 实现更具有可伸缩性。（有可能在 JVM 的将来版本中改进 synchronized 的竞争性能）这意味着当许多线程都竞争相同锁定时，使用 ReentrantLock 的吞吐量通常要比 synchronized 好。换句话说，当许多线程试图访问 ReentrantLock 保护的共享资源时，JVM 将花费较少的时间来调度线程，而用更多个时间执行线程。虽然 ReentrantLock 类有许多优点，但是与同步相比，它有一个主要缺点 — 它可能忘记释放锁定。ReentrantLock是在工作中对方法块加锁使用频率最高的。

** 使用方法如下： **

class X {
	private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

	// …
	public void m() {
		lock.lock(); // 获得锁
		try {
			// … 方法体
		} finally {
			lock.unlock();//解锁
		}
	}
}

** Lock与synchronized 的比较： **

Lock使用起来比较灵活，但是必须有释放锁的动作；
Lock必须手动释放和开启锁，synchronized 不需要；
Lock只适用与代码块锁，而synchronized 对象之间的互斥关系；

示例

请注意以下两种方式的区别：

第一种方式：两个方法之间的锁是独立的

public class ReentrantLockDemo {

	public static void main(String[] args) {
		final Count ct = new Count();
		for (int i = 0; i < 2; i++) {
			new Thread() {
				public void run() {
					ct.get();
				}
			}.start();
		}

		for (int i = 0; i < 2; i++) {
			new Thread() {
				public void run() {
					ct.put();
				}
			}.start();
		}
	}
}

class Count {

	public void get() {
		final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
		try {
			lock.lock(); // 加锁
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get begin");
			Thread.sleep(1000);// 模仿干活
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get end");
			lock.unlock(); // 解锁
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	public void put() {
		final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
		try {
			lock.lock(); // 加锁
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put begin");
			Thread.sleep(1000);// 模仿干活
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put end");
			lock.unlock(); // 解锁
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

运行结果如下（每次运行结果都是不一样的，仔细体会一下）：

Thread-0 get begin
Thread-1 get begin
Thread-2 put begin
Thread-3 put begin
Thread-0 get end
Thread-2 put end
Thread-3 put end
Thread-1 get end

第二种方式，两个方法之间使用相同的锁

ReentrantLockDemo 类的内容不变，将Count中的ReentrantLock改成全局变量，如下所示：

class Count {

	final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

	public void get() {
		try {
			lock.lock(); // 加锁
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get begin");
			Thread.sleep(1000);// 模仿干活
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get end");
			lock.unlock(); // 解锁
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	public void put() {
		try {
			lock.lock(); // 加锁
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put begin");
			Thread.sleep(1000);// 模仿干活
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put end");
			lock.unlock(); // 解锁
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

运行结果如下（每次运行结果一样的，仔细体会一下）：

Thread-0 get begin
Thread-0 get end
Thread-1 get begin
Thread-1 get end
Thread-2 put begin
Thread-2 put end
Thread-3 put begin
Thread-3 put end

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