ReentrantLock synchronized

关于互斥锁：

所谓互斥锁, 指的是一次最多只能有一个线程持有的锁. 在jdk1.5之前, 我们通常使用synchronized机制控制多个线程对共享资源的访问. 而现在, Lock提供了比synchronized机制更广泛的锁定操作, Lock和synchronized机制的主要区别:

synchronized机制提供了对与每个对象相关的隐式监视器锁的访问, 并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. synchronized机制对锁的释放是隐式的, 只要线程运行的代码超出了synchronized语句块范围, 锁就会被释放. 而Lock机制必须显式的调用Lock对象的unlock()方法才能释放锁, 这为获取锁和释放锁不出现在同一个块结构中, 以及以更自由的顺序释放锁提供了可能.

关于可重入：

一、2.4.1 内部锁

Java 提供了原子性的内置锁机制： sychronized 块。它包含两个部分：锁对象的引用和这个锁保护的代码块：

synchronized(lock) {

// 访问或修改被锁保护的共享状态

}

内部锁扮演了互斥锁（ mutual exclusion lock, 也称作 mutex ）的角色，一个线程拥有锁的时候，别的线程阻塞等待。

2.4.2 重进入（Reentrancy ）

重入性：指的是同一个线程多次试图获取它所占有的锁，请求会成功。当释放锁的时候，直到重入次数清零，锁才释放完毕。

Public class Widget {

Public synchronized void doSomething(){

…

}

}

Public class LoggingWidget extends Widget {

Public synchronized void doSomething(){

System.out.println(toString()+”:calling doSomething”);

Super.doSomething();

}

}

二、一般来说，在多线程程序中，某个任务在持有某对象的锁后才能运行任务，其他任务只有在该任务释放同一对象锁后才能拥有对象锁，然后执行任务。于是，想到，同一个任务在持有同一个对象的锁后，在不释放锁的情况下，继续调用同一个对象的其他同步(synchronized)方法，该任务是否会再次持有该对象锁呢？

答案是肯定的。同一个任务在调用同一个对象上的其他synchronized方法，可以再次获得该对象锁。

1. synchronized  m1(){
2. //加入此时对锁a的计数是N
3. m2();  //进入m2的方法体之后锁计数是N+1,离开m2后是N
4. }
5. synchronized m2(){}

同一任务和对象锁的问题：http://www.iteye.com/topic/728485

1. /*public class ReentrantLock
2. extends Object implements Lock, Serializable
3. */

一个可重入的互斥锁 Lock，它具有与使用 synchronized 方法和语句所访问的隐式监视器锁相同的一些基本行为和语义，但功能更强大。

ReentrantLock 将由最近成功获得锁，并且还没有释放该锁的线程所拥有。当锁没有被另一个线程所拥有时，调用 lock 的线程将成功获取该锁并返回。如果当前线程已经拥有该锁，此方法将立即返回。可以使用 isHeldByCurrentThread() 和 getHoldCount() 方法来检查此情况是否发生。

此类的构造方法接受一个可选的公平 参数。当设置为 true 时，在多个线程的争用下，这些锁倾向于将访问权授予等待时间最长的线程。否则此锁将无法保证任何特定访问顺序。与采用默认设置（使用不公平锁）相比，使用公平锁的程序在许多线程访问时表现为很低的总体吞吐量（即速度很慢，常常极其慢），但是在获得锁和保证锁分配的均衡性时差异较小。不过要注意的是，公平锁不能保证线程调度的公平性。因此，使用公平锁的众多线程中的一员可能获得多倍的成功机会，这种情况发生在其他活动线程没有被处理并且目前并未持有锁时。还要注意的是，未定时的 tryLock 方法并没有使用公平设置。因为即使其他线程正在等待，只要该锁是可用的，此方法就可以获得成功。

JDK：http://www.xasxt.com/java/api/java/util/concurrent/locks/ReentrantLock.html

1. /*构造方法摘要
2. ReentrantLock()
3. 创建一个 ReentrantLock 的实例。
4. ReentrantLock(boolean fair)
5. 创建一个具有给定公平策略的 ReentrantLock。
6. */

1. /**public void lock()
2. 获取锁。
3. 如果该锁没有被另一个线程保持，则获取该锁并立即返回，将锁的保持计数设置为 1。
4. 如果当前线程已经保持该锁，则将保持计数加 1，并且该方法立即返回。
5. 如果该锁被另一个线程保持，则出于线程调度的目的，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，此时锁保持计数被设置为 1。
6. */

ReentrantLock 的lock机制有2种，忽略中断锁和响应中断锁，这给我们带来了很大的灵活性。比如：如果A、B 2个线程去竞争锁，A线程得到了锁，B线程等待，但是A线程这个时候实在有太多事情要处理，就是 一直不返回，B线程可能就会等不及了，想中断自己，不再等待这个锁了，转而处理其他事情。这个时候ReentrantLock就提供了2种机制，第一，B线程中断自己（或者别的线程中断它），但是ReentrantLock 不去响应，继续让B线程等待，你再怎么中断，我全当耳边风（synchronized原语就是如此）；第二，B线程中断自己（或者别的线程中断它），ReentrantLock 处理了这个中断，并且不再等待这个锁的到来，完全放弃。请看例子：

Example1:

1. package test;
2. public interface IBuffer {
3. public void write();
4. public void read() throws InterruptedException;
5. }

使用Synchronized：

1. package test;
2. public class Buffer implements IBuffer {
3. private Object lock;
4. public Buffer() {
5. lock = this;
6. }
7. public void write() {
8. synchronized (lock) {
9. long startTime = System.currentTimeMillis();
10. System.out.println("开始往这个buff写入数据…");
11. for (;;)// 模拟要处理很长时间
12. {
13. if (System.currentTimeMillis() - startTime > Integer.MAX_VALUE)
14. break;
15. }
16. System.out.println("终于写完了");
17. }
18. }
19. public void read() {
20. synchronized (lock) {
21. System.out.println("从这个buff读数据");
22. }
23. }
24. }

使用ReentrantLock:

1. package test;
2. import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
3. public class BufferInterruptibly implements IBuffer {
4. private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
5. public void write() {
6. lock.lock();
7. try {
8. long startTime = System.currentTimeMillis();
9. System.out.println("开始往这个buff写入数据…");
10. for (;;)// 模拟要处理很长时间
11. {
12. if (System.currentTimeMillis() - startTime > Integer.MAX_VALUE)
13. break;
14. }
15. System.out.println("终于写完了");
16. } finally {
17. lock.unlock();
18. }
19. }
20. public void read() throws InterruptedException{
21. lock.lockInterruptibly();// 注意这里，可以响应中断
22. try {
23. System.out.println("从这个buff读数据");
24. } finally {
25. lock.unlock();
26. }
27. }
28. }

测试类（注意那两个线程不是内部类！）：

1. package test;
2. public class Test {
3. //是用ReentrantLock，还是用synchronized
4. public static boolean useSynchronized = false;
5. public static void main(String[] args) {
6. IBuffer buff = null;
7. if(useSynchronized){
8. buff = new Buffer();
9. }else{
10. buff = new BufferInterruptibly();
11. }
12. final Writer writer = new Writer(buff);
13. final Reader reader = new Reader(buff);
14. writer.start();
15. reader.start();
16. new Thread(new Runnable() {
17. public void run() {
18. long start = System.currentTimeMillis();
19. for (;;) {
20. // 等5秒钟去中断读
21. if (System.currentTimeMillis() - start > 5000) {
22. System.out.println("不等了，尝试中断");
23. reader.interrupt();
24. break;
25. }
26. }
27. }
28. }).start();
29. }
30. }
31. class Writer extends Thread {
32. private IBuffer buff;
33. public Writer(IBuffer buff) {
34. this.buff = buff;
35. }
36. @Override
37. public void run() {
38. buff.write();
39. }
40. }
41. class Reader extends Thread {
42. private IBuffer buff;
43. public Reader(IBuffer buff) {
44. this.buff = buff;
45. }
46. @Override
47. public void run() {
48. try {
49. buff.read();
50. } catch (InterruptedException e) {
51. System.out.println("我不读了");
52. }
53. System.out.println("读结束");
54. }
55. }

结果：

使用ReentrantLock时:

开始往这个buff写入数据…

不等了，尝试中断

我不读了

读结束

使用Synchronized时：

开始往这个buff写入数据…

不等了，尝试中断

实例来源：http://blog.csdn.net/quqi99/article/details/5298017

实例2:

http://junlas.iteye.com/blog/846460

实例3：

http://www.blogjava.net/killme2008/archive/2007/09/14/145195.html

重要：

一个证明可中断的例子：http://yanxuxin.iteye.com/blog/566713

关于多线程问题，signalAll,await问题：http://www.iteye.com/problems/72378

ReentrantLock ：http://hujin.iteye.com/blog/479689

java的concurrent用法详解：

http://www.open-open.com/bbs/view/1320131360999

ReentrantLock-互斥同步器：

http://www.cnblogs.com/mandela/archive/2011/04/08/2009810.html

一个重要Example：

1. package tags;
2. import java.util.Calendar;
3. public class TestLock {
4. private ReentrantLock lock = null;
5. public int data = 100;     // 用于线程同步访问的共享数据
6. public TestLock() {
7. lock = new ReentrantLock(); // 创建一个自由竞争的可重入锁
8. }
9. public ReentrantLock getLock() {
10. return lock;
11. }
12. public void testReentry() {
13. lock.lock();
14. Calendar now = Calendar.getInstance();
15. System.out.println(now.getTime() + " " + Thread.currentThread() + " get lock.");
16. }
17. public static void main(String[] args) {
18. TestLock tester = new TestLock();
19. //1、测试可重入
20. tester.testReentry();
21. tester.testReentry(); // 能执行到这里而不阻塞，表示锁可重入
22. tester.testReentry(); // 再次重入
23. // 释放重入测试的锁，要按重入的数量解锁，否则其他线程无法获取该锁。
24. tester.getLock().unlock();
25. tester.getLock().unlock();
26. tester.getLock().unlock();
27. //2、测试互斥
28. // 启动3个线程测试在锁保护下的共享数据data的访问
29. new Thread(new workerThread(tester)).start();
30. new Thread(new workerThread(tester)).start();
31. new Thread(new workerThread(tester)).start();
32. }
33. // 线程调用的方法
34. public void testRun() throws Exception {
35. lock.lock();
36. Calendar now = Calendar.getInstance();
37. try {
38. // 获取锁后显示 当前时间 当前调用线程 共享数据的值（并使共享数据 + 1）
39. System.out.println(now.getTime() + " " + Thread.currentThread()+ " accesses the data " + data++);
40. Thread.sleep(1000);
41. } catch (Exception e) {
42. e.printStackTrace();
43. } finally {
44. lock.unlock();
45. }
46. }
47. }
48. // 工作线程，调用TestServer.testRun
49. class workerThread implements Runnable {
50. private TestLock tester = null;
51. public workerThread(TestLock testLock) {
52. this.tester = testLock;
53. }
54. public void run() {
55. try {
56. tester.testRun();
57. } catch (Exception e) {
58. e.printStackTrace();
59. }
60. }
61. }

Example3:

1. package tags;
2. import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
3. public class ReentrantLockSample {
4. public static void main(String[] args) {
5. testSynchronized();
6. //testReentrantLock();
7. }
8. public static void testReentrantLock() {
9. final SampleSupport1 support = new SampleSupport1();
10. Thread first = new Thread(new Runnable() {
11. public void run() {
12. try {
13. support.doSomething();
14. }
15. catch (InterruptedException e) {
16. e.printStackTrace();
17. }
18. }
19. });
20. Thread second = new Thread(new Runnable() {
21. public void run() {
22. try {
23. support.doSomething();
24. }
25. catch (InterruptedException e) {
26. System.out.println("Second Thread Interrupted without executing counter++,beacuse it waits a long time.");
27. }
28. }
29. });
30. executeTest(first, second);
31. }
32. public static void testSynchronized() {
33. final SampleSupport2 support2 = new SampleSupport2();
34. Runnable runnable = new Runnable() {
35. public void run() {
36. support2.doSomething();
37. }
38. };
39. Thread third = new Thread(runnable);
40. Thread fourth = new Thread(runnable);
41. executeTest(third, fourth);
42. }
43. /**
44. * Make thread a run faster than thread b,
45. * then thread b will be interruted after about 1s.
46. * @param a
47. * @param b
48. */
49. public static void executeTest(Thread a, Thread b) {
50. a.start();
51. try {
52. Thread.sleep(100);
53. b.start(); // The main thread sleep 100ms, and then start the second thread.
54. Thread.sleep(1000);
55. // 1s later, the main thread decided not to allow the second thread wait any longer.
56. b.interrupt();
57. }
58. catch (InterruptedException e) {
59. e.printStackTrace();
60. }
61. }
62. }
63. abstract class SampleSupport {
64. protected int counter;
65. /**
66. * A simple countdown,it will stop after about 5s.
67. */
68. public void startTheCountdown() {
69. long currentTime = System.currentTimeMillis();
70. for (;;) {
71. long diff = System.currentTimeMillis() - currentTime;
72. if (diff > 5000) {
73. break;
74. }
75. }
76. }
77. }
78. class SampleSupport1 extends SampleSupport {
79. private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
80. public void doSomething() throws InterruptedException {
81. lock.lockInterruptibly(); // (1)
82. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " will execute counter++.");
83. startTheCountdown();
84. try {
85. counter++;
86. }
87. finally {
88. lock.unlock();
89. }
90. }
91. }
92. class SampleSupport2 extends SampleSupport {
93. public synchronized void doSomething() {
94. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " will execute counter++.");
95. startTheCountdown();
96. counter++;
97. }
98. }

在这个例子中，辅助类SampleSupport提供一个倒计时的功能startTheCountdown()，这里倒计时5s左右。SampleSupport1,SampleSupport2继承其并分别的具有doSomething()方法，任何进入方法的线程会运行5s左右之后counter++然后离开方法释放锁。SampleSupport1是使用ReentrantLock机制，SampleSupport2是使用synchronized机制。

testSynchronized()和testReentrantLock()都分别开启两个线程执行测试方法executeTest()，这个方法会让一个线程先启动，另一个过100ms左右启动，并且隔1s左右试图中断后者。结果正如之前提到的第二点：interrupt()对于synchronized是没有作用的,它依然会等待5s左右获得锁执行counter++;而ReentrantLock机制可以保证在线程还未获得并且试图获得锁时如果发现线程中断，则抛出异常清除中断标记退出竞争。所以testReentrantLock()中second线程不会继续去竞争锁,执行异常内的打印语句后线程运行结束。

来源：http://yanxuxin.iteye.com/blog/566713

Example4：

三个线程，线程名分别为A、B、C，设计程序使得三个线程循环打印“ABC”10次后终止。如：ABCABCABCABCABCABCABCABCABCABC

1. package tags;
2. import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
3. public class ReentrantLockPractice {
4. static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
5. private static String[] threadArr = {"A","B","C"};
6. public static void main(String[] args){
7. ReentrantLockPractice pc = new ReentrantLockPractice();
8. pc.startDemo();
9. }
10. void startDemo(){
11. for(int i = 0;i<10;i++){
12. for(String name : threadArr){
13. TestThread t = new TestThread(name);
14. t.start();
15. try {
16. Thread.sleep(100);
17. } catch (InterruptedException e) {
18. e.printStackTrace();
19. }
20. }
21. }
22. }
23. class TestThread extends Thread{
24. //自定义线程名字
25. TestThread(String str){
26. super(str);
27. }
28. public void run(){
29. try {
30. lock.lockInterruptibly();
31. System.out.print(Thread.currentThread().getName());
32. } catch (InterruptedException e) {
33. e.printStackTrace();
34. } finally{
35. lock.unlock();
36. }
37. }
38. }
39. }

注意与Example2的区别，一个线材类定义在内部，一个在外部，注意区别。

其他方法：

http://hxraid.iteye.com/blog/607228

相同：ReentrantLock提供了synchronized类似的功能和内存语义。

不同：

1.ReentrantLock功能性方面更全面，比如时间锁等候，可中断锁等候，锁投票等，因此更有扩展性。在多个条件变量和高度竞争锁的地方，用ReentrantLock更合适，ReentrantLock还提供了Condition，对线程的等待和唤醒等操作更加灵活，一个ReentrantLock可以有多个Condition实例，所以更有扩展性。

2.ReentrantLock必须在finally中释放锁，否则后果很严重，编码角度来说使用synchronized更加简单，不容易遗漏或者出错。

3.ReentrantLock 的性能比synchronized会好点。

4.ReentrantLock提供了可轮询的锁请求，他可以尝试的去取得锁，如果取得成功则继续处理，取得不成功，可以等下次运行的时候处理，所以不容易产生死锁，而synchronized则一旦进入锁请求要么成功，要么一直阻塞，所以更容易产生死锁。

1、Lock的某些方法可以决定多长时间内尝试获取锁，如果获取不到就抛异常，这样就可以一定程度上减轻死锁的可能性。

如果锁被另一个线程占据了，synchronized只会一直等待，很容易错序死锁

2、synchronized的话，锁的范围是整个方法或synchronized块部分；而Lock因为是方法调用，可以跨方法，灵活性更大 

3、便于测试，单元测试时，可以模拟Lock，确定是否获得了锁，而synchronized就没办法了

ReentrantLock比synchronized 强大在哪儿？

简单说：

1、ReentrantLock可以实现fair lock 

public ReentrantLock(boolean fair) {

sync = (fair)? new FairSync() : new NonfairSync();

}

所谓fair lock就是看获得锁的顺序是不是和申请锁的时间的顺序是一致的 

2、ReentrantLock支持中断处理 

public final void acquireInterruptibly(int arg) throws InterruptedException {

if (Thread.interrupted())

throw new InterruptedException();

if (!tryAcquire(arg))

doAcquireInterruptibly(arg);

}

就是说那些持有锁的线程一直不释放，正在等待的线程可以放弃等待。

3、ReentrantLock可以和condition结合使用

public boolean hasWaiters(Condition condition) {

if (condition == null)

throw new NullPointerException();

if (!(condition instanceof AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject))

throw new IllegalArgumentException("not owner");

return sync.hasWaiters((AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject)condition);

}

public int getWaitQueueLength(Condition condition) {

if (condition == null)

throw new NullPointerException();

if (!(condition instanceof AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject))

throw new IllegalArgumentException("not owner");

return sync.getWaitQueueLength((AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject)condition);

}

内置锁synchronized

显式锁Lock

ReentrantLock代码剖析之ReentrantLock.lock

ReentrantLock中tryLock的使用问题（注意循环）

synchronized是可重入锁

如果一个获取锁的线程调用其它的synchronized修饰的方法，会发生什么？

从设计上讲，当一个线程请求一个由其他线程持有的对象锁时，该线程会阻塞。当线程请求自己持有的对象锁时，如果该线程是重入锁，请求就会成功，否则阻塞。

我们回来看synchronized，synchronized拥有强制原子性的内部锁机制，是一个可重入锁。因此，在一个线程使用synchronized方法时调用该对象另一个synchronized方法，即一个线程得到一个对象锁后再次请求该对象锁，是永远可以拿到锁的。

在Java内部，同一个线程调用自己类中其他synchronized方法/块时不会阻碍该线程的执行，同一个线程对同一个对象锁是可重入的，同一个线程可以获取同一把锁多次，也就是可以多次重入。原因是Java中线程获得对象锁的操作是以线程为单位的，而不是以调用为单位的。

synchronized可重入锁的实现

每个锁关联一个线程持有者和一个计数器。当计数器为0时表示该锁没有被任何线程持有，那么任何线程都都可能获得该锁而调用相应方法。当一个线程请求成功后，JVM会记下持有锁的线程，并将计数器计为1。此时其他线程请求该锁，则必须等待。而该持有锁的线程如果再次请求这个锁，就可以再次拿到这个锁，同时计数器会递增。当线程退出一个synchronized方法/块时，计数器会递减，如果计数器为0则释放该锁。