locks java_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 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 method
long 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 method
long 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 mode
long 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。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的locks java_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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