Java并发编程之Lock详解编程语言

Lock是一个接口提供了无条件的、可轮询的、定时的、可中断的锁获取操作,所有加锁和解锁的方法都是显式的。
我们知道,synchronized是Java的关键字,是Java的内置特性,在JVM层面实现了对临界资源的同步互斥访问,但synchronized粒度有些大,在处理实际问题时存在诸多局限性,比如响应中断等。Lock提供了比synchronized更广泛的锁操作,它能以更优雅的方式处理线程同步问题。

一、synchronized的局限性与Lock的优点

如果一个代码块被synchronized关键字修饰,当一个线程获取了对应的锁,并执行该代码块时,其他线程便只能一直等待直至占有锁的线程释放锁。事实上,占有锁的线程释放锁一般会是以下三种情况之一:

  • 占有锁的线程执行完了该代码块,然后释放对锁的占有;
  • 占有锁线程执行发生异常,此时JVM会让线程自动释放锁;
  • 占有锁线程进入 WAITING 状态从而释放锁,例如在该线程中调用wait()方法等。

二、java.util.concurrent.locks包下常用的类与接口

1、Lock

由于Lock是一个接口,因此需要使用其中一个实现来使用Lock,这是一个简单的例子:

Lock lock = new ReentrantLock(); 
lock.lock(); 
//critical section 
lock.unlock();

Lock接口有如下方法:

public abstract void lock(); 
public abstract void lockInterruptibly() throws InterruptedException; 
public abstract boolean tryLock(); 
public abstract boolean tryLock(long paramLong, TimeUnit paramTimeUnit) 
    throws InterruptedException; 
public abstract void unlock(); 
public abstract Condition newCondition();

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

  • lock(): 获取锁,如果锁不可用,出于线程调度目的,将禁用当前线程,并且在获得锁之前,该线程将一直处于休眠状态。
  • lockInterruptibly():如果当前线程未被中断,则获取锁。如果锁可用,则获取锁,并立即返回。如果锁不可用,出于线程调度目的,将禁用当前线程,并且在发生以下两种情况之一以前,该线程将一直处于休眠状态:锁由当前线程获得;或者其他某个线程中断 当前线程,并且支持对锁获取的中断。如果当前线程:在进入此方法时已经设置了该线程的中断状态;或者在获取锁时被中断 ,并且支持对锁获取的中断,则将抛出 InterruptedException ,并清除当前线程的已中断状态。
  • tryLock():仅在调用时锁为空闲状态才获取该锁。如果锁可用,则获取锁,并立即返回值 true 。如果锁不可用,则此方法将立即返回值 false 。通常对于那些不是必须获取锁的操作可能有用。
  • tryLock(long timeout, TimeUnit timeUnit):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。如果锁可用,则此方法将立即返回值 true 。如果锁不可用,出于线程调度目的,将禁用当前线程
  • unlock():释放锁

三、Lock和synchronized的比较

  • Lock是一个接口,是JDK层面的实现;而synchronized是Java中的关键字,是Java的内置特性,是JVM层面的实现;
  • synchronized 在发生异常时,会自动释放线程占有的锁,因此不会导致死锁现象发生;而Lock在发生异常时,如果没有主动通过unLock()去释放锁,则很可能造成死锁现象,因此使用Lock时需要在finally块中释放锁;
  • Lock 可以让等待锁的线程响应中断,而使用synchronized时,等待的线程会一直等待下去,不能够响应中断;
  • 通过Lock可以知道有没有成功获取锁,而synchronized却无法办到;
  • Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。

在性能上来说,如果竞争资源不激烈,两者的性能是差不多的。而当竞争资源非常激烈时(即有大量线程同时竞争),此时Lock的性能要远远优于synchronized。所以说,在具体使用时要根据适当情况选择。

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