java.util.concurrent.locks.Lock文档说明

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了java.util.concurrent.locks.Lock文档说明相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

【1】Lock接口文档描述

1.相比于使用synchronized方法和代码块，锁的出现提供了更广泛的锁操作。

锁允许更灵活的代码结构，具有许多不同的属性，还支持多个关联的Condition条件对象。

2.锁是用于控制多个线程访问共享资源的工具。通常，锁提供了对共享资源的独占（排他）访问，即某一时刻，只能有1个线程可以获得锁，所有对共享资源的访问都必须事先获得锁。

然而，一些锁允许对共享资源的并发访问，如读写锁 ReadWriteLock的读锁。

3.使用synchronized方法或代码块进行并发控制，实际是对每个对象的隐式监视器锁（monitorenter+monitorexit）的访问，且强制让锁的获取与释放发生在块结构中。当获取了多个锁，这些锁需要相反的顺序释放。而且所有锁必须在它们被获取时的作用域里释放；

4.虽然 synchronized方法与代码块的作用域机制使得使用监视器锁编码更加容易，也有助于避免许多常见的涉及锁的变成错误，但某些情况下，你需要以更加灵活的方式使用锁。

如一些并发遍历数据结构的算法需要使用 交叉（hand-over-hand）或链锁（chain lock）：你先获取节点A的锁，接着B，然后释放A，获取C，然后释放B....等等。

还比如，使用可中断方式，或非阻塞方式获取锁，或超时方式获取锁（超时前阻塞，超时后立即返回，无论获取锁与否），而不是像 synchronized那样一直阻塞，不可中断，没有超时机制（非常死板）（干货——为什么需要使用Lock而不是synchronized实现锁）；

Lock接口的实现允许在不同的作用域获取和释放锁，并允许以任意顺序获取和释放锁。

Lock接口 与 synchronized 进行并发控制的最大区别小结：

  1. synchronized：获取锁与释放锁在同一个作用域内（代码块内）；且锁的释放顺序必须与获取顺序相反（字节码指令 monitorenter加锁，monitorexit解锁）；
  2. Lock接口： 获取锁与释放锁可以在不同的作用域内； 锁的释放顺序与获取顺序任意（Lock接口方法lock()加锁，unlock()解锁）；

5.这种增加的灵活性带来了额外的责任。Lock接口没有使用代码块结构，这样消除了synchronized中的锁自动释放功能。

6.在大多数情况下，应该使用以下语句进行 Lock对象的锁获取与释放；

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

7.当锁的获取与释放发生在不同作用域时，需要特别注意，让持有锁时执行的所有代码都在 try-finally 或 try-catch 块中受到保护，以确保必要时释放锁；

8.Lock的实现比synchronized多提供了其他方法（更加灵活，或者两者的不同点），如

tryLock()方法-通过非阻塞方式尝试获取锁；
lockInterruptibly() 方法-尝试获取的锁，获取过程可被中断；
tryLock(long time, TimeUnit unit) -有超时限制的尝试获取锁（超时后，立即返回，不会一直阻塞）；

9.Lock还提供了与隐式监视器锁不同的行为和语义，如保证有序，非重入使用，死锁检测。如果锁的实现提供了这样专门的语义，则该实现必须记录这些语义。

10.注意： Lock实例仅仅是普通对象，Lock对象本身可以作为synchronized语句的目标对象，如

synchronized(LockIntance){...}

获取Lock实例的监视器锁与 调用Lock实例的lock方法没有关系。墙裂建议不要在 synchronized语句块中获取Lock实例的监视器锁，以避免混淆。

11.内存同步

所有Lock的实现都必须强制相同的内存同步语义（内存可见性），就像内建的监视器锁一样，据java语言规范所描述的那样：成功的锁定操作与成功的Lock动作有相同的内存同步效果，不成功的锁定操作与不成功的UnLock动作有相同的内存同步效果。不成功的加锁和解锁操作，可重入加锁和解锁操作，不要求任何的内存同步效果；

12. Lock实现类注意事项

获取Lock锁的3种方式，包括可中断，不可中断，超时，在性能特征，顺序保证，和其他方面都不相同。此外，在给定Lock类中，可能无法中断获取锁的过程。因此，不需要为3种方式定义相同的保证与语义，也不需要支持对锁获取的中断。锁的实现需要清楚记录每个锁方法的语义和保证。Lock实现类也必须遵守如接口中定义的中断语义，当需要支持锁获取的中断的时候，完全或仅有一个方法入口。

13.中断意味着取消，但中断检测不常发生，因此锁的实现（Lock接口实现类）倾向于响应中断而不是从方法返回。

即使证明了另一个动作之后发生的中断会解除线程阻塞，也是如此。锁的实现应该记录这些行为。

【2】Lock方法描述

【2.1】void lock()

获取锁；如果锁不可用（获取锁失败），则当前线程将被线程调度器禁用，并休眠直到可以获得锁（当前线程阻塞）；

Lock接口实现类注意事项：

Lock接口的实现类可能探测到锁的错误使用，如死锁，并在这种情况下抛出异常（未检测异常）。Lock的实现必须记录这种情况和异常类型。

【2.2】void lockInterruptibly() throws InterruptedException;

1.获取锁，除非当前线程中断；

2.如果锁可用，则获取锁并立即返回。

3.如果锁不可用（获取锁失败），则当前线程将被线程调度器禁用，并休眠直到出现以下两种情况之一（当前线程阻塞）。

  • 情况1，当前线程获取锁；
  • 情况2，某个其他线程中断了当前线程（当Lock实现类支持获取锁时的中断）；

4.如果当前线程：

在方法入口设置了中断状态，或者在获取锁时被中断了，则会该线程抛出 中断异常InterruptedException，且其中断状态被清除。

5.Lock实现类注意事项

在某些Lock接口的实现类中，中断一个获取锁的线程是不可能的，如果可能，那也是非常昂贵的操作。程序员应该注意这种情况。Lock的实现也应该记录这种情况。

6.与正常方法返回相比，Lock实现类更倾向于响应中断；

7.Lock实现类可能探测到锁的错误使用，如死锁，并在这种情况下抛出异常（未检测异常）。Lock的实现类必须记录这种情况和异常类型。

8.抛出异常：

InterruptedException-可中断异常，若当前线程在获取锁时被中断了；

【2.3】boolean tryLock()

1.只要当前线程调用该方法时锁是空闲的，则获取锁；

2.如果锁可用，则获取锁并立即返回true；如果锁不可用，则立即返回flase（当前线程不会阻塞）；

3.典型用法如下：

Lock lock = ...;
 if (lock.tryLock()) {
   try {
     // 操作保护的状态
   } finally {
     lock.unlock();
   }
 } else {
   // 执行替代操作 
 }

这种用法确保了在获取锁时可以解锁，在没有获取锁时不会尝试解锁。

返回：若获取锁返回true，否则返回false；

【2.4】boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException

1.如果锁在给定等待时间内是空闲的且当前线程没有被中断，则当前线程获取锁；

2.若锁可用，该方法立即返回true。若锁不可用，则当前线程无法被调度器调度，且会阻塞直到发生以下3种情况之一（当前线程阻塞）：

  • 情况1， 当前线程获取锁；
  • 情况2， 其他线程中断当前线程（当Lock实现类支持锁获取时的中断）；
  • 情况3，经过了给定等待时间，成功获取了锁则立即返回true；

3.如果当前线程：

在方法入口设置了中断状态，或者当前线程在获取锁时被中断了（当Lock实现类支持获取锁时的中断），则该线程抛出 中断异常InterruptedException，且中断状态被清除。

4.与正常方法返回或报告超时相比，Lock实现类更倾向于响应中断；

5.Lock接口的实现类可能探测到锁的错误使用，如死锁，并在这种情况下可能抛出异常（未检测异常）。Lock的实现类必须记录这种情况和异常类型。

6.参数列表：

  • time， 等待锁可用的最大时间；
  • unit， time的时间单位，如时、分、秒

7.返回：

若获取到锁，返回true；若经过等待时间没有获取到锁，返回false；

8.抛出异常：

InterruptedException-可中断异常，若当前线程在获取锁时被中断了（当Lock实现类可以支持获取锁时的中断）；

【2.5】void unlock() -释放锁。

1.Lock实现类的注意事项：

Lock实现类通常会对释放锁的线程施加限制（典型情况是只有锁的持有者可以释放锁），且若违反限制，则可能抛出异常（unchecked）。

Lock实现类必须记录任何限制和异常。

【2.6】Condition newCondition()

1.返回绑定到此Lock实例的新的Condition实例。

2.在等待condition之前，当前线程必须持有锁。

3.调用Condition.await() 方法会在等待之前自动释放锁，并在等待返回之前重新获取锁；

4.Lock实现类注意事项

Condition实例的正确操作依赖于Lock的实现类。Lock实现类必须记录这些操作。

5.返回：

该Lock实例的新的Condition实例；

6.抛出异常：

UnsupportedOperationException-不支持的操作异常-若锁实现类不支持 condition；

【3】Lock方法总结

【3.1】Lock获取锁方法

方法描述

当前线程

是否阻塞

void lock()获取锁；如果锁不可用（获取锁失败），则当前线程将被线程调度器禁用，并休眠直到可以获得锁（当前线程阻塞）；阻塞（不可中断）
void lockInterruptibly() throws InterruptedException

1.获取锁，除非当前线程中断；
2.如果锁可用，则获取锁并立即返回。
3.如果锁不可用（获取锁失败），则当前线程将被线程调度器禁用，并休眠直到出现以下两种情况之一（当前线程阻塞）。
    情况1，当前线程获取锁；
    情况2，某个其他线程中断了当前线程（当Lock实现类支持获取锁时的中断）；

阻塞

（但可中断）

boolean tryLock()1.只要当前线程调用该方法时锁是空闲的，则当前线程获得锁；
2.如果锁可用，则获取锁并立即返回true；如果锁不可用，则立即返回flase（当前线程不会阻塞）		不阻塞
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException

1.如果锁在给定等待时间内是空闲的且当前线程没有被中断，则当前线程获取锁；
2.若锁可用，该方法立即返回true。若锁不可用，则当前线程无法被调度器调度，且会阻塞直到发生以下3种情况之一（当前线程阻塞）：
    情况1， 当前线程获取锁；
    情况2， 其他线程中断当前线程（当Lock的实现类支持锁获取时的中断）；
    情况3，经过了给定等待时间，成功获取了锁则立即返回true，若没有获取到锁则返回false；

阻塞

（可中断，且超时后立即返回，无论获取锁与否）

【3.2】Lock其他方法

void unlock，释放锁；

Condition newCondition()， 获取新的Condition实例；

以上是关于java.util.concurrent.locks.Lock文档说明的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

Java多线程与并发库高级应用-java5线程并发库

读Java性能权威指南（第2版）笔记28_线程和同步性能中

使用Lock锁实现线程同步

Java多线程之ReentrantLock与Condition

Java多线程与并发库高级应用-工具类介绍

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