java Concurrent包学习笔记（三）：ReentrantLock

一、可重入性的理解

从名字上理解，ReenTrantLock的字面意思就是再进入的锁，其实synchronized关键字所使用的锁也是可重入的，两者关于这个的区别不大。两者都是同一个线程每进入一次，锁的计数器都自增1，所以要等到锁的计数器下降为0时才能释放锁。

比如下面的代码片段：第一个lock没有unlock，就再次获取了lock

 private Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
执行一段代码
lock.lock();
再行执行一段代码
lock.unlock();
lock.unlock();

lock()的流程图：

unlock()的流程如下：

二、主要方法

jdk8中，ReentrantLock的方法：

• lock():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。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。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
• tryLock():马上返回，拿到lock就返回true，不然返回false。
• tryLock((long timeout TimeUnit unit)，马上返回，拿到lock就返回true，不然等到超时时间返回false。

• lockInterruptibly(), 可中断加锁，即在锁获取过程中不处理中断状态，而是直接抛出中断异常，由上层调用者处理中断。ReentrantLock的中断和非中断加锁模式的区别在于：线程尝试获取锁操作失败后，在等待过程中，如果该线程被其他线程中断了，它是如何响应中断请求的。lock方法会忽略中断请求，继续获取锁直到成功；而lockInterruptibly则直接抛出中断异常来立即响应中断，由上层调用者处理中断。

• unLock(): 释放锁
• newCondition():返回用来与此 Lock 实例一起使用的 Condition 实例

那么，为什么要分为这两种模式呢？这两种加锁方式分别适用于什么场合呢？根据它们的实现语义来理解，我认为lock()适用于锁获取操作不受中断影响的情况，此时可以忽略中断请求正常执行加锁操作，因为该操作仅仅记录了中断状态（通过Thread.currentThread().interrupt()操作，只是恢复了中断状态为true，并没有对中断进行响应)。如果要求被中断线程不能参与锁的竞争操作，则此时应该使用lockInterruptibly方法，一旦检测到中断请求，立即返回不再参与锁的竞争并且取消锁获取操作（即finally中的cancelAcquire操作）。

三、Conditon对象

Condition是在java 1.5中才出现的，它用来替代传统的Object的wait()、notify()实现线程间的协作，相比使用Object的wait()、notify()，使用Condition的await()、signal()这种方式实现线程间协作更加安全和高效。因此通常来说比较推荐使用Condition。

Condition类能实现synchronized和wait、notify搭配的功能，另外比后者更灵活，Condition可以实现多路通知功能，也就是在一个Lock对象里可以创建多个Condition（即对象监视器）实例，线程对象可以注册在指定的Condition中，从而可以有选择的进行线程通知，在调度线程上更加灵活。

synchronized就相当于整个Lock对象中只有一个单一的Condition对象，所有的线程都注册在这个对象上。线程开始notifyAll时，需要通知所有的WAITING线程，没有选择权，会有相当大的效率问题。

看下面的例子：

Student类

package reentrantlock.demo;

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

/**
 * @author Administrator
 * @date 2018/12/24
 */
public class Student {

    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition conditionA = lock.newCondition();
    private Condition conditionB = lock.newCondition();

    public void awaitA() {
        try {
            lock.lock();
            System.out.println("学生A：等待吃饭");
            conditionA.await();
            System.out.println("学生A：开始吃饭");
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println("学生A：吃完");
        }catch (InterruptedException e) {
        }finally {
            lock.unlock();
            System.out.println("学生A释放了锁======");
        }
    }

    public void awaitB() {
        try {
            lock.lock();
            System.out.println("学生B：等待吃饭");
            conditionB.await();
            System.out.println("学生B：开始吃饭");
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println("学生B：吃完");
        }catch (InterruptedException e) {
        }finally {
            lock.unlock();
            System.out.println("学生B释放了锁======");
        }
    }

    public void signalAll_A() {
        try{
            lock.lock();
            System.out.println("唤醒学生A");
            conditionA.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void signalAll_B() {
        try{
            lock.lock();
            System.out.println("唤醒学生B");
            conditionA.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

}

测试类

package reentrantlock.demo;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * @author Administrator
 * @date 2018/12/24
 */

public class ReentrantLockTest1 {
    class StudentThreadA implements Runnable{
        Student student;
        StudentThreadA(Student student){
            this.student = student;
        }
        public void run(){
            student.awaitA();
        }
    }

    class StudentThreadB implements Runnable{
        Student student;
        StudentThreadB(Student student){
            this.student = student;
        }
        public void run(){
            student.awaitB();
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        ReentrantLockTest1 rl = new ReentrantLockTest1();
        Student student = new Student();
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        executorService.submit(rl.new StudentThreadA(student));
        executorService.submit(rl.new StudentThreadB(student));
        try {
            Thread.sleep(4000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        student.signalAll_A();
        executorService.shutdown();

    }
}

运行结果可知，只唤醒了学生A

学生A：等待吃饭
学生B：等待吃饭
唤醒学生A
学生A：开始吃饭
学生A：吃完
学生A释放了锁======

四、Condition类和Object类

• Condition类的awiat方法和Object类的wait方法等效
• Condition类的signal方法和Object类的notify方法等效
• Condition类的signalAll方法和Object类的notifyAll方法等效

五、公平锁和非公平锁

Lock lock=new ReentrantLock(true);//公平锁
Lock lock=new ReentrantLock(false);//非公平锁

六、synchronized和ReentrantLock的区别:
1.等待可中断
在持有锁的线程长时间不释放锁的时候,等待的线程可以选择放弃等待.   tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
2.公平锁
按照申请锁的顺序来一次获得锁称为公平锁.synchronized的是非公平锁,ReentrantLock可以通过构造函数实现公平锁.    new RenentrantLock(boolean fair)
3.绑定多个Condition
通过多次newCondition可以获得多个Condition对象,可以简单的实现比较复杂的线程同步的功能.通过await(),signal();