使用Lock接口的方法有哪些

本篇内容介绍了“使用Lock接口的方法有哪些”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

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Lock接口主要由以下6个方法

// 获取锁  
void lock()   
// 如果当前线程未被中断，则获取锁，可以响应中断  
void lockInterruptibly()   
// 返回绑定到此 Lock 实例的新 Condition 实例  
Condition newCondition()   
// 仅在调用时锁为空闲状态才获取该锁，可以响应中断  
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  
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)   
// 释放锁  
void unlock()

下面来逐个分析Lock接口中每个方法。lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit) 和 lockInterruptibly()都是用来获取锁的。unLock()方法是用来释放锁的。newCondition() 返回 绑定到此 Lock 的新的 Condition 实例 ，用于线程间的协作，详细内容请查找关键词：线程间通信与协作。

1). lock()

在Lock中声明了四个方法来获取锁，那么这四个方法有何区别呢？首先，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。在前面已经讲到，如果采用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}

2). tryLock() & tryLock(long time, TimeUnit unit)

tryLock()方法是有返回值的，它表示用来尝试获取锁，如果获取成功，则返回true；如果获取失败（即锁已被其他线程获取），则返回false，也就是说，这个方法无论如何都会立即返回（在拿不到锁时不会一直在那等待）。

tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是类似的，只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待一定的时间，在时间期限之内如果还拿不到锁，就返回false，同时可以响应中断。如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁，则返回true。

一般情况下，通过tryLock来获取锁时是这样使用的：

Lock lock = ...;if(lock.tryLock()) {     try{         //处理任务 }catch(Exception ex){

     }finally{
         lock.unlock();   //释放锁     } 
}else {//如果不能获取锁，则直接做其他事情}

3). lockInterruptibly()　

lockInterruptibly()方法比较特殊，当通过这个方法去获取锁时，如果线程 正在等待获取锁，则这个线程能够 响应中断，即中断线程的等待状态。例如，当两个线程同时通过lock.lockInterruptibly()想获取某个锁时，假若此时线程A获取到了锁，而线程B只有在等待，那么对线程B调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程。

由于lockInterruptibly()的声明中抛出了异常，所以lock.lockInterruptibly()必须放在try块中或者在调用lockInterruptibly()的方法外声明抛出 InterruptedException，但推荐使用后者，原因稍后阐述。因此，lockInterruptibly()一般的使用形式如下：

public void method() throws InterruptedException {
    lock.lockInterruptibly();try {  
     //.....    }finally {
        lock.unlock();
    }  
}

注意，当一个线程获取了锁之后，是不会被interrupt()方法中断的。因为interrupt()方法只能中断阻塞过程中的线程而不能中断正在运行过程中的线程。因此，当通过lockInterruptibly()方法获取某个锁时，如果不能获取到，那么只有进行等待的情况下，才可以响应中断的。与 synchronized 相比，当一个线程处于等待某个锁的状态，是无法被中断的，只有一直等待下去。

Lock的实现类 ReentrantLock

　　ReentrantLock，即 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。下面通过一些实例学习如何使用 ReentrantLock。

构造方法（不带参数 和带参数  true： 公平锁； false: 非公平锁）：

/** * Creates an instance of {@code ReentrantLock}.
     * This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}.     */public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }/** * Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the
     * given fairness policy.
     *
     * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy     */public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

import java.util.concurrent.locks.Lock;  
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class LockThread {
    Lock lock = new ReentrantLock(); public void lock(String name) {  // 获取锁          lock.lock();  try {  
            System.out.println(name + " get the lock");  // 访问此锁保护的资源  } finally {  // 释放锁              lock.unlock();  
            System.out.println(name + " release the lock");  
        }  
    }  public static void main(String[] args) {
        LockThread lt = new LockThread();  new Thread(() -> lt.lock("A")).start();  new Thread(() -> lt.lock("B")).start();  
    }
}

从执行结果可以看出，A线程和B线程同时对资源加锁，A线程获取锁之后，B线程只好等待，直到A线程释放锁B线程才获得锁。

总结一下，也就是说Lock提供了比synchronized更多的功能。但是要注意以下几点：

1）synchronized是Java语言的关键字，因此是内置特性，Lock不是Java语言内置的，Lock是一个接口，通过实现类可以实现同步访问。

2）synchronized是在JVM层面上实现的，不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定，但是使用Lock则不行，lock是通过代码实现的，要保证锁定一定会被释放，就必须将unLock()放到finally{}中

3）在资源竞争不是很激烈的情况下，Synchronized的性能要优于ReetrantLock，但是在资源竞争很激烈的情况下，Synchronized的性能会下降几十倍，但是ReetrantLock的性能能维持常态。

ReadWriteLock锁

ReadWriteLock 接口只有两个方法：

//返回用于读取操作的锁  Lock readLock()   
//返回用于写入操作的锁  Lock writeLock()

ReadWriteLock 维护了一对相关的锁，一个用于只读操作，另一个用于写入操作。只要没有 writer，读取锁可以由多个 reader 线程同时保持，而写入锁是独占的。

【例子】三个线程同时对一个共享数据进行读写

import java.util.Random;import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;class Queue {//共享数据，只能有一个线程能写该数据，但可以有多个线程同时读该数据。private Object data = null;

    ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();// 读数据public void get() {// 加读锁        lock.readLock().lock();try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ">);
            Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " have read data :" + data);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {// 释放读锁            lock.readLock().unlock();
        }
    }// 写数据public void put(Object data) {// 加写锁        lock.writeLock().lock();try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " be ready to write data!");
            Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));this.data = data;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " have write data: " + data);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {// 释放写锁            lock.writeLock().unlock();
        }

    }
}public class ReadWriteLockDemo {public static void main(String[] args) {final Queue queue = new Queue();//一共启动6个线程，3个读线程，3个写线程for (int i = 0; i < 3; i++) {//启动1个读线程new Thread() {public void run() {while (true) {
                        queue.get();
                    }
                }

            }.start();//启动1个写线程new Thread() {public void run() {while (true) {
                        queue.put(new Random().nextInt(10000));
                    }
                }
            }.start();
        }
    }
}

执行结果

四：锁的相关概念介绍

 1、可重入锁  
　　　　如果锁具备可重入性，则称作为 可重入锁 。像 synchronized和ReentrantLock都是可重入锁，可重入性在我看来实际上表明了 锁的分配机制：基于线程的分配，而不是基于方法调用的分配。举个简单的例子，当一个线程执行到某个synchronized方法时，比如说method1，而在method1中会调用另外一个synchronized方法method2，此时线程不必重新去申请锁，而是可以直接执行方法method2。

class MyClass {public synchronized void method1() {
        method2();
    }public synchronized void method2() {

    }
}

上述代码中的两个方法method1和method2都用synchronized修饰了。假如某一时刻，线程A执行到了method1，此时线程A获取了这个对象的锁，而由于method2也是synchronized方法，假如synchronized不具备可重入性，此时线程A需要重新申请锁。但是，这就会造成死锁，因为线程A已经持有了该对象的锁，而又在申请获取该对象的锁，这样就会线程A一直等待永远不会获取到的锁。而由于synchronized和Lock都具备可重入性，所以不会发生上述现象。

 　　  2、可中断锁

顾名思义，可中断锁就是可以响应中断的锁。在Java中，synchronized就不是可中断锁，而Lock是可中断锁。  
　　如果某一线程A正在执行锁中的代码，另一线程B正在等待获取该锁，可能由于等待时间过长，线程B不想等待了，想先处理其他事情，我们可以让它中断自己或者在别的线程中中断它，这种就是可中断锁。在前面演示tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()的用法时已经体现了Lock的可中断性。

 　　3、公平锁

公平锁即 尽量 以请求锁的顺序来获取锁。比如，同是有多个线程在等待一个锁，当这个锁被释放时，等待时间最久的线程（最先请求的线程）会获得该所，这种就是公平锁。而非公平锁则无法保证锁的获取是按照请求锁的顺序进行的，这样就可能导致某个或者一些线程永远获取不到锁。

在Java中，synchronized就是非公平锁，它无法保证等待的线程获取锁的顺序。而对于ReentrantLock 和 ReentrantReadWriteLock，它默认情况下是非公平锁，但是可以设置为公平锁

另外一个就是回答上一篇文章的提问（Lock是悲观锁还是乐观锁的问题），详情可以看java悲观锁与乐观锁这篇文章

我们先来看下ReentrantLock这个类的Lock方法

 public void lock() {
        sync.lock();
    }

接着我们继续看下sync这个对象的初始化(这里是非公平锁)

 public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }

然后我们继续看下NonfairSync这个类的lock方法

   /**
     * Sync object for non-fair locks
     */
    static final class NonfairSync extends Sync {
        private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;

        /**
         * Performs lock.  Try immediate barge, backing up to normal
         * acquire on failure.
         */
        final void lock() {
            if (compareAndSetState(0, 1))
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            else
                acquire(1);
        }

        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            return nonfairTryAcquire(acquires);
        }
    }

这里有个compareAndSetState方法，我们继续跟踪

protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
        // See below for intrinsics setup to support this
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
    }

这里是不是很熟悉，这里调用的是unsafe的compareAndSwapInt方法，也就是说实现了CAS算法。

我们知道ReentrantLock创建时有公平锁和非公平锁，下面我们看下公平锁的是不是也实现CAS算法

/**
     * Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the
     * given fairness policy.
     *
     * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
     */
    public ReentrantLock(boolean fair) {
        // fair=true时为公平锁，fair=false时为非公平锁
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

下面我们看下FairSync类的源码

/**
     * Sync object for fair locks
     */
    static final class FairSync extends Sync {
        private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;

        final void lock() {
            acquire(1);
        }

        /**
         * Fair version of tryAcquire.  Don't grant access unless
         * recursive call or no waiters or is first.
         */
        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) {
                if (!hasQueuedPredecessors() &&
                    compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0)
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }
    }

我们可以看到lock方法调用的是acquire这个方法，跟踪进去后发现这里有很多逻辑判断。这是因为公平锁需要判断队列先进先出等情况，我们忽略其他。关注addWaiter这个方法

    public final void acquire(int arg) {
        if (!tryAcquire(arg) &&
            acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
            selfInterrupt();
    }

 通过查看addWaiter源码可以看到这里有用到compareAndSetTail这个方法。

private Node addWaiter(Node mode) {
        Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
        // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
        Node pred = tail;
        if (pred != null) {
            node.prev = pred;
            if (compareAndSetTail(pred, node)) {
                pred.next = node;
                return node;
            }
        }
        enq(node);
        return node;
    }

查看compareAndSetTail源码可以看到这里用到了unsafe的compareAndSwapObject方法，所以Lock的公平锁依然用的是CAS算法

/**
     * CAS tail field. Used only by enq.
     */
    private final boolean compareAndSetTail(Node expect, Node update) {
        return unsafe.compareAndSwapObject(this, tailOffset, expect, update);
    }

“使用Lock接口的方法有哪些”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注创新互联网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！