【Java 多线程并发】 Lock接口

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title: 【Java 多线程并发】 Lock接口
date: 2023-07-04 16:35
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  - Java
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  - Java
description: 【Java 多线程并发】 Lock接口

概述

Lock接口的实现（ReentrantLock等实现类）基本都是通过聚合了一个AbstractQueuedSynchronizer同步器的内部子类来完成线程访问控制的。

public interface Lock {
    // 获取锁
    void lock();
    // 获取锁（可中断）
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
    // 尝试获取锁，如果没获取到锁，就返回false
    boolean tryLock();
    // 尝试获取锁，如果没获取到锁，就等待一段时间，这段时间内还没获取到锁就返回false
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    // 释放锁
    void unlock();
    // 条件锁
    Condition newCondition();
}

背景

锁是用来控制多个线程访问共享资源的方式，一般来说，一个锁能够防止多个线程同时访问共享资源。在Java SE5之前，Java程序是靠synchronized关键字实现锁功能的，使用synchronized关键字将会隐式地获取锁，但是它将锁的获取和释放固化了，也就是先获取再释放，这种方式简化了同步的管理，可是扩展性没有显式地锁获取和释放来的好。例如，考虑下面这样一个情景：

针对一个场景，使用synchronized进行锁获取和释放，先获得锁A，然后获得锁B，当锁B获取之后，释放锁A同时获取锁C，当锁C获得后，在释放B同时获取锁D，以此类推。这时，使用synchronized关键字就不那么容易实现了，而使用显式地锁获取和释放则很简单。

在Java SE5之后，并发包中新增了Lock接口以及相关实现类，用来实现锁功能，它提供了与synchronized类似的同步功能，只是在使用时需要显式地获取和释放锁。虽然它缺少了隐式获取释放锁的便捷性，但是却拥有了锁获取与释放的可操作性、可中断的获取锁以及超时获取锁等多种synchronized所不具备的特性。

Lock接口

Lock接口源码

public interface Lock {
    // 获取锁
    void lock();
    // 获取锁（可中断）
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
    // 尝试获取锁，如果没获取到锁，就返回false
    boolean tryLock();
    // 尝试获取锁，如果没获取到锁，就等待一段时间，这段时间内还没获取到锁就返回false
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    // 释放锁
    void unlock();
    // 条件锁
    Condition newCondition();
}

Lock接口中主要定义了获取锁、尝试获取锁、释放锁、条件锁等几个方法。

Lock接口的实现类

Lock接口的使用

Lock接口的使用很简单，常见的使用方式如下代码所示：

Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
 
try {
    // do something...
} finally {
    lock.unlock();
}

在使用Lock锁的时候要注意以下几点：

要在finally块中释放锁，目的是保证在获取到锁之后，最终能够被释放。
尽量不要将获取锁的过程写在try块中，因为如果在获取锁（可以是自定义的锁）的过程中发生了异常，在异常抛出的同时，也会导致锁的无故释放。

Lock接口的特性

synchronized不具备的Lock接口提供的锁的主要特征如下：

特性	描述
尝试非阻塞地获取	当前线程尝试获取锁，如果这一刻锁没有被其他线程获取到，则成功获取并持有锁。
能被中断地获取锁	与synchronized不同，获取到锁的线程能够相应中断，当获取到锁的线程被中断时，中断异常将会被抛出，同时锁会被释放。
超时获取锁	在指定的截止时间之前获取锁，如果截止时间到了仍没有获取到锁，则返回。

Lock是一个接口，它定义了锁获取和释放的基本操作，Lock的API如下所示：

方法名称	描  述
void lock()	获取锁，调用该方法当前线程会获取锁，当锁获取后，从该方法返回。
void lockInterruptibly() throws InterruptedException	可中断地获取锁，与 lock() 方法的不同之处在于该方法会响应中断，即在锁的获取中可以中断当前线程。
boolean tryLock()	尝试非阻塞地获取锁，调用该方法后立即返回，如果能够获取锁则返回 true，否则返回 false。
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException	超时地获取锁，当前线程在以下 3 种情况下会返回：1、  当前线程在超时时间内获取了锁2、  当前线程在超时时间内被中断3、  超时时间结束，返回 false
void unlock()	释放锁
Condition newCondition()	获取等待通知组件，在组件和当前的锁绑定，当前线程只有获取了锁，才能调用该组件的 await() 方法，而调用后，当前线程将会释放锁。

Lock接口的实现（ReentrantLock等实现类）基本都是通过聚合了一个AbstractQueuedSynchronizer同步器的内部子类来完成线程访问控制的。