Lock同步锁

Lock同步锁

一、前言

　　在Java 5.0 之前，协调共享对象的访问时可以使用的机制只有synchronized 和volatile 。Java 5.0 后增加了一些新的机制，但并不是一种替代内置锁的方法，而是当内置锁不适用时，作为一种可选择的高级功能。

　　ReentrantLock 实现了Lock 接口，并提供了与synchronized 相同的互斥性和内存可见性。但相较于synchronized 提供了更高的处理锁的灵活性。　

　　Lock 实现提供了比使用 synchronized 方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。此实现允许更灵活的结构，可以具有差别很大的属性，可以支持多个相关的 Condition 对象。

　　锁是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。通常，锁提供了对共享资源的独占访问。一次只能有一个线程获得锁，对共享资源的所有访问都需要首先获得锁。不过，某些锁可能允许对共享资源并发访问，如 ReadWriteLock 的读取锁。

　　synchronized 方法或语句的使用提供了对与每个对象相关的隐式监视器锁的访问，但却强制所有锁获取和释放均要出现在一个块结构中：当获取了多个锁时，它们必须以相反的顺序释放，且必须在与所有锁被获取时相同的词法范围内释放所有锁。

　　虽然 synchronized 方法和语句的范围机制使得使用监视器锁编程方便了很多，而且还帮助避免了很多涉及到锁的常见编程错误，但有时也需要以更为灵活的方式使用锁。例如，某些遍历并发访问的数据结果的算法要求使用 "hand-over-hand" 或 "chain locking"：获取节点 A 的锁，然后再获取节点 B 的锁，然后释放 A 并获取 C，然后释放 B 并获取 D，依此类推。Lock 接口的实现允许锁在不同的作用范围内获取和释放，并允许以任何顺序获取和释放多个锁，从而支持使用这种技术。

　　随着灵活性的增加，也带来了更多的责任。不使用块结构锁就失去了使用 synchronized 方法和语句时会出现的锁自动释放功能。在大多数情况下，应该使用以下语句：

Lock l = ...;
     l.lock();
     try {
         // access the resource protected by this lock
     } finally {
         l.unlock();
     }

　　锁定和取消锁定出现在不同作用范围中时，必须谨慎地确保保持锁定时所执行的所有代码用 try-finally 或 try-catch 加以保护，以确保在必要时释放锁。

　　Lock 实现提供了使用 synchronized 方法和语句所没有的其他功能，包括提供了一个非块结构的获取锁尝试 (tryLock())、一个获取可中断锁的尝试 (lockInterruptibly()) 和一个获取超时失效锁的尝试 (tryLock(long, TimeUnit))。

　　Lock 类还可以提供与隐式监视器锁完全不同的行为和语义，如保证排序、非重入用法或死锁检测。如果某个实现提供了这样特殊的语义，则该实现必须对这些语义加以记录。

　　注意，Lock 实例只是普通的对象，其本身可以在 synchronized 语句中作为目标使用。获取 Lock 实例的监视器锁与调用该实例的任何 lock() 方法没有特别的关系。为了避免混淆，建议除了在其自身的实现中之外，决不要以这种方式使用 Lock 实例。除非另有说明，否则为任何参数传递 null 值都将导致抛出 NullPointerException。

　　内存同步

　　所有 Lock 实现都必须 实施与内置监视器锁提供的相同内存同步语义，如 The Java Language Specification, Third Edition (17.4 Memory Model) 中所描述的:

• 成功的 lock 操作与成功的 Lock 操作具有同样的内存同步效应。
• 成功的 unlock 操作与成功的 Unlock 操作具有同样的内存同步效应。

　　不成功的锁定与取消锁定操作以及重入锁定/取消锁定操作都不需要任何内存同步效果。

　　实现注意事项

　　三种形式的锁获取（可中断、不可中断和定时）在其性能特征、排序保证或其他实现质量上可能会有所不同。而且，对于给定的 Lock 类，可能没有中断正在进行的 锁获取的能力。因此，并不要求实现为所有三种形式的锁获取定义相同的保证或语义，也不要求其支持中断正在进行的锁获取。实现必需清楚地对每个锁定方法所提供的语义和保证进行记录。还必须遵守此接口中定义的中断语义，以便为锁获取中断提供支持：完全支持中断，或仅在进入方法时支持中断。

　　由于中断通常意味着取消，而通常又很少进行中断检查，因此，相对于普通方法返回而言，实现可能更喜欢响应某个中断。即使出现在另一个操作后的中断可能会释放线程锁时也是如此。实现应记录此行为。

二、Lock方法摘要

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

三、示例代码

　　还是以网上热门的卖票程序来说吧

 package me.concurrent.lock;

 import java.util.concurrent.locks.Lock;
 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

 /**
  * 一、用于解决多线程安全问题的方式：
  *
  * synchronized:隐式锁
  * 1. 同步代码块
  * 2. 同步方法
  *
  * jdk 1.5 后：
  * 3. 同步锁 Lock 注意：是一个显示锁，需要通过 lock() 方法上锁，必须通过 unlock() 方法进行释放锁
  */
 public class TestLock {
     public static void main(String[] args) {
     Ticket ticket = new Ticket();

     new Thread(ticket, "1号窗口").start();
     new Thread(ticket, "2号窗口").start();
     new Thread(ticket, "3号窗口").start();
     }
 }

 class Ticket implements Runnable {

     private int tick = 100;

     // ReentrantLock是Lock的实现类
     private Lock lock = new ReentrantLock();

     @Override
     public void run() {
     while (true) {
         lock.lock(); // 上锁
         try {
         if (tick > 0) {
             try {
             Thread.sleep(200);
             } catch (InterruptedException e) {
             }
             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成售票，余票为：" + --tick);
         } else {
             break;
         }
         } finally {
         lock.unlock(); // 释放锁
         }
     }
     }
 }

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