Lock锁的简单使用

Lock锁与synchronize关键字的区别:

        1.Lock锁可以在我们需要的地方显式的调用,或者中断,以及超时获取锁等更加灵活的锁操作;但是失去了synchronize隐式获取与释放的便捷性.

        2.Lock锁必须使用unLock释放,因此我们大多在finally代码块中释放.

//获取锁
void lock();
//获取锁过程中可以响应中断
void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
//非阻塞式响应能够马上返回,获取锁返回true,反之false
boolean tryLock();
//超时获取锁,在超时time内或未中断情况下,可以获取锁
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
//释放锁
void unlock();
//获取与lock绑定的等待通知组件,当前线程必须获取锁才能进行等待
//等待时释放锁,当再次获取锁才能从等待中返回
Condition newCondition();

      3.Lock锁依赖volatile与AQS实现.

         Lock可以理解为同步组件,而AQS是真正实现同步的操作;如果写自己的同步组件可以实现Sync静态内部类,如下(引用自

Doug Lea大师的例子):
    //基础AQS的静态内存类
    //重写方法
    private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer{
        protected boolean isHeldExclusively() {
            return getState() == 1;
        }
        //当state==0时,通过这获取锁
        public boolean tryAcquire(int acquires) {
            assert acquires == 1; //断言,如果不等于1,中断程序
            if (compareAndSetState(0,1)) {
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
                return true;
            }
            return false;
        }
        //释放锁设置state == 0
        protected boolean tryRelease(int releases) {
            assert releases == 1;
            if (getState() == 0)
                throw new IllegalMonitorStateException();
            setExclusiveOwnerThread(null);
            setState(0);
            return true;
        }
        //提供一个环境
        Condition newCondition() {
            return new ConditionObject();
        }
        //适当的反序列
        private void readObject(ObjectInputStream s) throws IOException, ClassNotFoundException {
            s.defaultReadObject();
            setState(0);    //重置为未锁定状态
        }
    }

重写AQS的protected方法,依赖AQS的模板方法设计模式,实现在实现类获得是否获取/释放锁的指令,在AQS里面进行底层的操作.

<think>好的,我现在需要回答用户关于Java中Lock接口的介绍和使用方法,包括教程和示例代码。首先,我得回忆一下自己对Java并发编程的理解,特别是Lock接口的相关知识。 用户提到了几个引用,其中引用[3]详细说明了Lock接口的主要方法和使用示例,这可能是一个重要的参考。根据引用[3],Lock接口提供了比synchronized更灵活的机制,主要实现类是ReentrantLock。需要介绍Lock接口的主要方法,比如lock(), unlock(), tryLock()等,并且给出示例代码。 接下来,我需要考虑用户的需求:他们可能希望了解Lock接口的基本概念、如何正确使用它,以及具体的代码示例。还需要注意系统级指令中的要求,比如中文回答、生成相关问题、引用标记等。 首先,我应该先介绍Lock接口的基本概念,对比synchronized关键字的区别,这样用户能明白为什么需要Lock接口。然后,分点讲解主要方法,比如lock()和unlock()的使用,确保在finally块中释放,避免死。接着是tryLock()方法,说明其非阻塞特性,以及带超时的tryLock(long, TimeUnit)方法的应用场景。此外,Condition的使用也是一个重要部分,需要提到如何通过newCondition()方法创建条件变量,用于线程间的协调。 在代码示例方面,引用[1]给出了一个ReentrantLock简单例子,可以借鉴这个结构。需要确保代码正确,比如在increment方法中获取,并在finally块中释放。还可以补充其他方法的示例,比如tryLock()的使用场景,比如避免死的情况。 另外,用户提供的引用[2]提到Lock接口的常见实现包括ReentrantLock和ReadWriteLock,可能需要在相关内容中简要提及,但用户主要问的是Lock接口,所以重点放在ReentrantLock上。 需要注意系统指令中的格式要求:行内数学公式用$...$,但这里可能用不上。独立公式可能需要使用$$...$$,但Java代码示例应该用代码块包裹,并正确标注语言类型,如python或java。 生成的相关问题需要与Lock接口相关,可能包括性能比较、最佳实践、与synchronized的区别、ReadWriteLock使用等。需要确保问题有针对性,能帮助用户进一步学习。 最后,确保回答结构清晰,分步骤讲解,引用标记正确添加,比如在提到主要方法时引用[3],提到ReentrantLock示例时引用[1]等。同时,检查是否有遗漏点,比如Lock接口的其他实现,或者更高级的功能如公平等,但根据用户的问题,可能不需要深入这些细节,保持回答简洁实用即可。</think>### Java中Lock接口的介绍与使用教程 #### 一、Lock接口概述 `Lock`接口是Java并发包(`java.util.concurrent.locks`)的核心组件之一,提供了比传统`synchronized`关键字更灵活的机制[^3]。 - **核心优势**:支持可中断、超时、非阻塞,以及多条件变量(`Condition`)。 - **常见实现类**:`ReentrantLock`(可重入)和`ReentrantReadWriteLock`(读写)[^2]。 --- #### 二、Lock接口核心方法 1. **`void lock()`** 获取。若被其他线程占用,则当前线程阻塞直到获取[^3]。 2. **`void unlock()`** 释放,**必须**在`finally`块中调用以避免死。 3. **`boolean tryLock()`** 尝试非阻塞获取:成功返回`true`,否则`false`。 4. **`boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)`** 支持超时等待,避免无限阻塞。 5. **`Condition newCondition()`** 创建条件变量,用于线程间协调(如生产者-消费者模型)。 --- #### 三、使用示例 ##### 示例1:基础操作(`ReentrantLock`) ```java import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class Counter { private int count = 0; private Lock lock = new ReentrantLock(); public void increment() { lock.lock(); // 获取 try { count++; } finally { lock.unlock(); // 确保释放 } } } ``` **说明**:通过`lock()`和`unlock()`显式控制临界区,保证`count++`的原子性[^1]。 --- ##### 示例2:非阻塞(`tryLock`) ```java public class ResourceAccess { private Lock lock = new ReentrantLock(); public void accessResource() { if (lock.tryLock()) { // 尝试获取 try { System.out.println("资源访问成功"); } finally { lock.unlock(); } } else { System.out.println("资源正忙,稍后重试"); } } } ``` **场景**:适用于需要快速失败(fail-fast)的逻辑。 --- ##### 示例3:条件变量(`Condition`) ```java import java.util.concurrent.locks.Condition; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class BoundedBuffer { private final Lock lock = new ReentrantLock(); private final Condition notFull = lock.newCondition(); // 条件变量1 private final Condition notEmpty = lock.newCondition(); // 条件变量2 private final Object[] items = new Object[100]; private int putPtr, takePtr, count; public void put(Object x) throws InterruptedException { lock.lock(); try { while (count == items.length) { notFull.await(); // 等待“非满”条件 } items[putPtr] = x; if (++putPtr == items.length) putPtr = 0; count++; notEmpty.signal(); // 通知“非空”条件 } finally { lock.unlock(); } } } ``` **说明**:通过`Condition`实现线程间精确通信(如生产者唤醒消费者)[^3]。 --- #### 四、Lock vs. synchronized | 特性 | Lock接口 | synchronized | |--------------------|-----------------------------|----------------------| | 获取方式 | 显式调用`lock()`/`unlock()` | 隐式(代码块/方法) | | 可中断性 | 支持(`lockInterruptibly`) | 不支持 | | 超时机制 | 支持(`tryLock`) | 不支持 | | 公平性 | 可配置(公平/非公平) | 非公平 | | 条件变量 | 支持多条件(`Condition`) | 单一条件(`wait`/`notify`) | --- #### 五、最佳实践 1. **始终在`finally`中释放**,防止异常导致死。 2. **避免嵌套**,复杂逻辑易引发死。 3. **优先使用`tryLock`**,尤其在需要超时或非阻塞场景。 ---
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