文章目錄

• • Lock和Synchronized Block的區別
  • Lock interface
  • ReentrantLock
  • ReentrantReadWriteLock
  • StampedLock
  • Conditions

java中Locks的使用

之前文章中我們講到，java中實現同步的方式是使用synchronized block。在java 5中，Locks被引入了，來提供更加靈活的同步控制。

本文將會深入的講解Lock的使用。

Lock和Synchronized Block的區別

我們在之前的Synchronized Block的文章中講到了使用Synchronized來實現java的同步。既然Synchronized Block那么好用，為什么會引入新的Lock呢？

主要有下面幾點區別：

synchronized block只能寫在一個方法里面，而Lock的lock()和unlock()可以分別在不同的方法里面。

synchronized block 不支持公平鎖，一旦鎖被釋放，任何線程都有機會獲取被釋放的鎖。而使用 Lock APIs則可以支持公平鎖。從而讓等待時間最長的線程有限執行。

使用synchronized block，如果線程拿不到鎖，將會被Blocked。 Lock API 提供了一個tryLock() 的方法，可以判斷是否可以獲得lock，這樣可以減少線程被阻塞的時間。

當線程在等待synchronized block鎖的時候，是不能被中斷的。如果使用Lock API，則可以使用 lockInterruptibly()來中斷線程。

Lock interface

我們來看下Lock interface的定義, Lock interface定義了下面幾個主要使用的方法：

• void lock() - 嘗試獲取鎖，如果獲取不到鎖，則會進入阻塞狀態。
• void lockInterruptibly() - 和lock（）很類似，但是它可以將正在阻塞的線程中斷，并拋出java.lang.InterruptedException。
• boolean tryLock() – 這是lock()的非阻塞版本，它回嘗試獲取鎖，并立刻返回是否獲取成功。
• boolean tryLock(long timeout, TimeUnit timeUnit) – 和tryLock()很像，只是多了一個嘗試獲取鎖的時間。
• void unlock() – unlock實例。
• Condition newCondition() - 生成一個和當前Lock實例綁定的Condition。

在使用Lock的時候，一定要unlocked，以避免死鎖。所以，通常我們我們要在try catch中使用：

Lock lock = ...; lock.lock(); try {// access to the shared resource } finally {lock.unlock(); }

除了Lock接口，還有一個ReadWriteLock接口，在其中定義了兩個方法，實現了讀鎖和寫鎖分離：

• Lock readLock() – 返回讀鎖
• Lock writeLock() – 返回寫鎖

其中讀鎖可以同時被很多線程獲得，只要不進行寫操作。寫鎖同時只能被一個線程獲取。

接下來，我們幾個Lock的常用是實現類。

ReentrantLock

ReentrantLock是Lock的一個實現，什么是ReentrantLock（可重入鎖）呢？

簡單點說可重入鎖就是當前線程已經獲得了該鎖，如果該線程的其他方法在調用的時候也需要獲取該鎖，那么該鎖的lock數量+1，并且允許進入該方法。

不可重入鎖：只判斷這個鎖有沒有被鎖上，只要被鎖上申請鎖的線程都會被要求等待。實現簡單

可重入鎖：不僅判斷鎖有沒有被鎖上，還會判斷鎖是誰鎖上的，當就是自己鎖上的時候，那么他依舊可以再次訪問臨界資源，并把加鎖次數加一。

我們看下怎么使用ReentrantLock：

public void perform() {lock.lock();try {counter++;} finally {lock.unlock();}}

下面是使用tryLock（）的例子：

public void performTryLock() throws InterruptedException {boolean isLockAcquired = lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS);if(isLockAcquired) {try {counter++;} finally {lock.unlock();}}}

ReentrantReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock是ReadWriteLock的一個實現。上面也講到了ReadWriteLock主要有兩個方法：

• Read Lock - 如果沒有線程獲得寫鎖，那么可以多個線程獲得讀鎖。
• Write Lock - 如果沒有其他的線程獲得讀鎖和寫鎖，那么只有一個線程能夠獲得寫鎖。

我們看下怎么使用writeLock：

Map<String,String> syncHashMap = new HashMap<>();ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();Lock writeLock = lock.writeLock();public void put(String key, String value) {try {writeLock.lock();syncHashMap.put(key, value);} finally {writeLock.unlock();}}public String remove(String key){try {writeLock.lock();return syncHashMap.remove(key);} finally {writeLock.unlock();}}

再看下怎么使用readLock：

Lock readLock = lock.readLock();public String get(String key){try {readLock.lock();return syncHashMap.get(key);} finally {readLock.unlock();}}public boolean containsKey(String key) {try {readLock.lock();return syncHashMap.containsKey(key);} finally {readLock.unlock();}}

StampedLock

StampedLock也支持讀寫鎖，獲取鎖的是會返回一個stamp，通過該stamp來進行釋放鎖操作。

上我們講到了如果寫鎖存在的話，讀鎖是無法被獲取的。但有時候我們讀操作并不想進行加鎖操作，這個時候我們就需要使用樂觀讀鎖。

StampedLock中的stamped類似樂觀鎖中的版本的概念，當我們在
StampedLock中調用lock方法的時候，就會返回一個stamp，代表鎖當時的狀態，在樂觀讀鎖的使用過程中，在讀取數據之后，我們回去判斷該stamp狀態是否變化，如果變化了就說明該stamp被另外的write線程修改了，這說明我們之前的讀是無效的，這個時候我們就需要將樂觀讀鎖升級為讀鎖，來重新獲取數據。

我們舉個例子，先看下write排它鎖的情況：

private double x, y;private final StampedLock sl = new StampedLock();void move(double deltaX, double deltaY) { // an exclusively locked methodlong stamp = sl.writeLock();try {x += deltaX;y += deltaY;} finally {sl.unlockWrite(stamp);}}

再看下樂觀讀鎖的情況：

double distanceFromOrigin() { // A read-only methodlong stamp = sl.tryOptimisticRead();double currentX = x, currentY = y;if (!sl.validate(stamp)) {stamp = sl.readLock();try {currentX = x;currentY = y;} finally {sl.unlockRead(stamp);}}return Math.sqrt(currentX * currentX + currentY * currentY);}

上面使用tryOptimisticRead（）來嘗試獲取樂觀讀鎖，然后通過sl.validate(stamp)來判斷該stamp是否被改變，如果改變了，說明之前的read是無效的，那么需要重新來讀取。

最后，StampedLock還提供了一個將read鎖和樂觀讀鎖升級為write鎖的功能：

void moveIfAtOrigin(double newX, double newY) { // upgrade// Could instead start with optimistic, not read modelong stamp = sl.readLock();try {while (x == 0.0 && y == 0.0) {long ws = sl.tryConvertToWriteLock(stamp);if (ws != 0L) {stamp = ws;x = newX;y = newY;break;}else {sl.unlockRead(stamp);stamp = sl.writeLock();}}} finally {sl.unlock(stamp);}}

上面的例子是通過使用tryConvertToWriteLock(stamp)來實現升級的。

Conditions

上面講Lock接口的時候有提到其中的一個方法：

Condition newCondition();

Condition提供了await和signal方法，類似于Object中的wait和notify。

不同的是Condition提供了更加細粒度的等待集劃分。我們舉個例子：

public class ConditionUsage {final Lock lock = new ReentrantLock();final Condition notFull = lock.newCondition();final Condition notEmpty = lock.newCondition();final Object[] items = new Object[100];int putptr, takeptr, count;public void put(Object x) throws InterruptedException {lock.lock();try {while (count == items.length)notFull.await();items[putptr] = x;if (++putptr == items.length) putptr = 0;++count;notEmpty.signal();} finally {lock.unlock();}}public Object take() throws InterruptedException {lock.lock();try {while (count == 0)notEmpty.await();Object x = items[takeptr];if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;--count;notFull.signal();return x;} finally {lock.unlock();}} }

上面的例子實現了一個ArrayBlockingQueue，我們可以看到在同一個Lock實例中，創建了兩個Condition，分別代表隊列未滿，隊列未空。通過這種細粒度的劃分，我們可以更好的控制業務邏輯。

本文的例子可以參考https://github.com/ddean2009/learn-java-concurrency/tree/master/Locks

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更多文章內容，請參考http://www.flydean.com/java-locks/

總結

以上是生活随笔為你收集整理的java中Locks的使用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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