Java線程(二):Lock

一、爲什麼出現Lock？

我們知道java中有synchronized可以有效的解決併發引起的共享資源線程安全問題，但是synchronized存在一些缺陷。

1)當使用synchronized時線程獲取的鎖已經被佔用只能等待其他線程釋放鎖資源。而Lock可以只等待一定的時間或者能夠響應中斷。

     2)當多個線程進行讀寫操作時，讀寫操作會衝突，寫寫操作會衝突，但是讀讀操作不會衝突，如果用synchronized會對讀讀操作加鎖這樣會降低程序的執行效率。這時需要使用讀鎖。

二、Lock接口、類關係圖

三、Lock與ReentrantLock

Lock中有4個獲取鎖的方法，lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用來獲取鎖的。unLock()方法是用來釋放鎖的。

       1、lock()方法是平常使用得最多的一個方法，就是用來獲取鎖。如果鎖已被其他線程獲取，則進行等待。如果採用Lock，必須主動去釋放鎖，並且在發生異常時，不會自動釋放鎖。因此一般來說，使用Lock必須在try{}catch{}塊中進行，並且將釋放鎖的操作放在finally塊中進行，以保證鎖一定被被釋放，防止死鎖的發生。通常使用Lock來進行同步的話，是以下面這種形式去使用的：

Lock lock = ...;
lock.lock();
try{
    //處理任務
}catch(Exception ex){
     
}finally{
    lock.unlock();   //釋放鎖
}

      2、tryLock()方法是有返回值的，它表示用來嘗試獲取鎖，如果獲取成功，則返回true，如果獲取失敗（即鎖已被其他線程獲取），則返回false，也就說這個方法無論如何都會立即返回。拿不到鎖時不會一直在那等待。

tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是類似的，只不過區別在於這個方法在拿不到鎖時會等待一定的時間，在時間期

限之內如果還拿不到鎖，就返回false。如果如果一開始拿到鎖或者在等待期間內拿到了鎖，則返回true。

Lock lock = ...;
if(lock.tryLock()) {
     try{
         //處理任務
     }catch(Exception ex){
         
     }finally{
         lock.unlock();   //釋放鎖
     } 
}else {
    //如果不能獲取鎖，則直接做其他事情
}

3、lockInterruptibly()方法比較特殊，當通過這個方法去獲取鎖時，如果線程正在等待獲取鎖，則這個線程能夠響應中斷，即中斷線程的等待

狀態。也就使說，當兩個線程同時通過lock.lockInterruptibly()想獲取某個鎖時，假若此時線程A獲取到了鎖，而線程B只有在等待，那麼對線程B

調用threadB.interrupt()方法能夠中斷線程B的等待過程。
由於lockInterruptibly()的聲明中拋出了異常，所以lock.lockInterruptibly()必須放在try塊中或者在調用lockInterruptibly()的方法外聲明

拋出InterruptedException。因此lockInterruptibly()一般的使用形式如下：

public void method() throws InterruptedException {
    lock.lockInterruptibly();
    try {  
     //.....
    }
    finally {
        lock.unlock();
    }  
}

四、Lock和synchronized區別

1）Lock是一個接口，而synchronized是Java中的關鍵字，synchronized是內置的語言實現；

　　2）synchronized在發生異常時，會自動釋放線程佔有的鎖，因此不會導致死鎖現象發生；而Lock在發生異常時，如果沒有主動通過unLock()

去釋放鎖，則很可能造成死鎖現象，因此使用Lock時需要在finally塊中釋放鎖；

　　3）Lock可以讓等待鎖的線程響應中斷，而synchronized卻不行，使用synchronized時，等待的線程會一直等待下去，不能夠響應中斷；

　　4）通過Lock可以知道有沒有成功獲取鎖，而synchronized卻無法辦到。

　　5）Lock可以提高多個線程進行讀操作的效率。

在性能上來說，如果競爭資源不激烈，兩者的性能是差不多的，而當競爭資源非常激烈時（即有大量線程同時競爭），此時Lock的性能要遠遠

優於synchronized。所以說，在具體使用時要根據適當情況選擇。

五、Lock的幾個基本概念

1.可重入鎖

如果鎖具備可重入性，則稱作爲可重入鎖。像synchronized和ReentrantLock都是可重入鎖，可重入性在我看來實際上表明瞭鎖的

分配機制：基於線程的分配，而不是基於方法調用的分配。舉個簡單的例子，當一個線程執行到某個synchronized方法時，比如說method1，

而在method1中會調用另外一個synchronized方法method2，此時線程不必重新去申請鎖，而是可以直接執行方法method2。(防止因爲兩個

方法用同一個鎖導致無限等待下去的情況)。

2.可中斷鎖

可中斷鎖：顧名思義，就是可以相應中斷的鎖。

在Java中，synchronized就不是可中斷鎖，而Lock是可中斷鎖。

如果某一線程A正在執行鎖中的代碼，另一線程B正在等待獲取該鎖，可能由於等待時間過長，線程B不想等待了，想先處理其他事

情，我們可以讓它中斷自己或者在別的線程中中斷它，這種就是可中斷鎖。

　　3.公平鎖

　　公平鎖即儘量以請求鎖的順序來獲取鎖。比如同是有多個線程在等待一個鎖，當這個鎖被釋放時，等待時間最久的線程（最先請求的線程）

會獲得該所，這種就是公平鎖。非公平鎖即無法保證鎖的獲取是按照請求鎖的順序進行的。這樣就可能導致某個或者一些線程永遠獲取不到鎖。

　　在Java中，synchronized就是非公平鎖，它無法保證等待的線程獲取鎖的順序。而對於ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock，

它默認情況下是非公平鎖，但是可以設置爲公平鎖。

在ReentrantLock中定義了2個靜態內部類，一個是NotFairSync，一個是FairSync，分別用來實現非公平鎖和公平鎖。

　　我們可以在創建ReentrantLock對象時，通過以下方式來設置鎖的公平性：

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);

另外在ReentrantLock類中定義了很多方法，比如：

　　isFair()        //判斷鎖是否是公平鎖

　　isLocked()    //判斷鎖是否被任何線程獲取了

　　isHeldByCurrentThread()   //判斷鎖是否被當前線程獲取了

　　hasQueuedThreads()   //判斷是否有線程在等待該鎖

　　在ReentrantReadWriteLock中也有類似的方法，同樣也可以設置爲公平鎖和非公平鎖。不過要記住，ReentrantReadWriteLock並未實現Lock接口，它實現的是ReadWriteLock接口。

　　4.讀寫鎖

　　讀寫鎖將對一個資源（比如文件）的訪問分成了2個鎖，一個讀鎖和一個寫鎖。

　　正因爲有了讀寫鎖，才使得多個線程之間的讀操作不會發生衝突。

　　ReadWriteLock就是讀寫鎖，它是一個接口，ReentrantReadWriteLock實現了這個接口。

　　可以通過readLock()獲取讀鎖，通過writeLock()獲取寫鎖。

參考資料：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3923167.html