摘要：

我們已經(jīng)知道，synchronized 是java的關(guān)鍵字，是Java的內(nèi)置特性，在JVM層面實現(xiàn)了對臨界資源的同步互斥訪問，但 synchronized 粒度有些大，在處理實際問題時存在諸多局限性，比如響應(yīng)中斷等。Lock 提供了比 synchronized更廣泛的鎖操作，它能以更優(yōu)雅的方式處理線程同步問題。本文以synchronized與Lock的對比為切入點，對Java中的Lock框架的枝干部分進行了詳細(xì)介紹，***給出了鎖的一些相關(guān)概念。

一. synchronized 的局限性 與 Lock 的優(yōu)點

回顧文章《Java 并發(fā)：內(nèi)置鎖 Synchronized》，如果一個代碼塊被synchronized關(guān)鍵字修飾，當(dāng)一個線程獲取了對應(yīng)的鎖，并執(zhí)行該代碼塊時，其他線程便只能一直等待直至占有鎖的線程釋放鎖。事實上，占有鎖的線程釋放鎖一般會是以下三種情況之一：

• 占有鎖的線程執(zhí)行完了該代碼塊，然后釋放對鎖的占有；
• 占有鎖線程執(zhí)行發(fā)生異常，此時JVM會讓線程自動釋放鎖；
• 占有鎖線程進入 WAITING 狀態(tài)從而釋放鎖，例如在該線程中調(diào)用wait()方法等。

synchronized 是Java語言的內(nèi)置特性，可以輕松實現(xiàn)對臨界資源的同步互斥訪問。那么，為什么還會出現(xiàn)Lock呢？試考慮以下三種情況：

Case 1 ：

在使用synchronized關(guān)鍵字的情形下，假如占有鎖的線程由于要等待IO或者其他原因（比如調(diào)用sleep方法）被阻塞了，但是又沒有釋放鎖，那么其他線程就只能一直等待，別無他法。這會極大影響程序執(zhí)行效率。因此，就需要有一種機制可以不讓等待的線程一直無期限地等待下去（比如只等待一定的時間 (解決方案：tryLock(long time, TimeUnit unit)) 或者 能夠響應(yīng)中斷 (解決方案：lockInterruptibly())），這種情況可以通過 Lock 解決。

Case 2 ：

我們知道，當(dāng)多個線程讀寫文件時，讀操作和寫操作會發(fā)生沖突現(xiàn)象，寫操作和寫操作也會發(fā)生沖突現(xiàn)象，但是讀操作和讀操作不會發(fā)生沖突現(xiàn)象。但是如果采用synchronized關(guān)鍵字實現(xiàn)同步的話，就會導(dǎo)致一個問題，即當(dāng)多個線程都只是進行讀操作時，也只有一個線程在可以進行讀操作，其他線程只能等待鎖的釋放而無法進行讀操作。因此，需要一種機制來使得當(dāng)多個線程都只是進行讀操作時，線程之間不會發(fā)生沖突。同樣地，Lock也可以解決這種情況 (解決方案：ReentrantReadWriteLock) 。

Case 3 ：

我們可以通過Lock得知線程有沒有成功獲取到鎖 (解決方案：ReentrantLock) ，但這個是synchronized無法辦到的。

上面提到的三種情形，我們都可以通過Lock來解決，但 synchronized 關(guān)鍵字卻無能為力。事實上，Lock 是 java.util.concurrent.locks包 下的接口，Lock 實現(xiàn)提供了比 synchronized 關(guān)鍵字 更廣泛的鎖操作，它能以更優(yōu)雅的方式處理線程同步問題。也就是說，Lock提供了比synchronized更多的功能。但是要注意以下幾點：

1）synchronized是Java的關(guān)鍵字，因此是Java的內(nèi)置特性，是基于JVM層面實現(xiàn)的。而Lock是一個Java接口，是基于JDK層面實現(xiàn)的，通過這個接口可以實現(xiàn)同步訪問；

2）采用synchronized方式不需要用戶去手動釋放鎖，當(dāng)synchronized方法或者synchronized代碼塊執(zhí)行完之后，系統(tǒng)會自動讓線程釋放對鎖的占用；而 Lock則必須要用戶去手動釋放鎖，如果沒有主動釋放鎖，就有可能導(dǎo)致死鎖現(xiàn)象。

二. java.util.concurrent.locks包下常用的類與接口

以下是 java.util.concurrent.locks包下主要常用的類與接口的關(guān)系：

1、Lock

通過查看Lock的源碼可知，Lock 是一個接口：

public interface Lock {
    void lock();
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;  // 可以響應(yīng)中斷
    boolean tryLock();
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;  // 可以響應(yīng)中斷
    void unlock();
    Condition newCondition();
}

下面來逐個分析Lock接口中每個方法。lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit) 和 lockInterruptibly()都是用來獲取鎖的。unLock()方法是用來釋放鎖的。newCondition() 返回 綁定到此 Lock 的新的 Condition 實例 ，用于線程間的協(xié)作，詳細(xì)內(nèi)容見文章《Java 并發(fā)：線程間通信與協(xié)作》。

1). lock()

在Lock中聲明了四個方法來獲取鎖，那么這四個方法有何區(qū)別呢？首先，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。在前面已經(jīng)講到，如果采用Lock，必須主動去釋放鎖，并且在發(fā)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，并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(fā)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(wù)
}catch(Exception ex){

}finally{
    lock.unlock();   //釋放鎖
}

2). tryLock() & tryLock(long time, TimeUnit unit)

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，也就是說，這個方法無論如何都會立即返回（在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(qū)別在于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(nèi)如果還拿不到鎖，就返回false，同時可以響應(yīng)中斷。如果一開始拿到鎖或者在等待期間內(nèi)拿到了鎖，則返回true。

一般情況下，通過tryLock來獲取鎖時是這樣使用的：

Lock lock = ...;
if(lock.tryLock()) {
     try{
         //處理任務(wù)
     }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()

lockInterruptibly()方法比較特殊，當(dāng)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(yīng)中斷，即中斷線程的等待狀態(tài)。例如，當(dāng)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，那么對線程B調(diào)用threadB.interrupt()方法能夠中斷線程B的等待過程。

由于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(diào)用lockInterruptibly()的方法外聲明拋出 InterruptedException，但推薦使用后者，原因稍后闡述。因此，lockInterruptibly()一般的使用形式如下：

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

注意，當(dāng)一個線程獲取了鎖之后，是不會被interrupt()方法中斷的。因為interrupt()方法只能中斷阻塞過程中的線程而不能中斷正在運行過程中的線程。因此，當(dāng)通過lockInterruptibly()方法獲取某個鎖時，如果不能獲取到，那么只有進行等待的情況下，才可以響應(yīng)中斷的。與 synchronized 相比，當(dāng)一個線程處于等待某個鎖的狀態(tài)，是無法被中斷的，只有一直等待下去。

2、ReentrantLock

ReentrantLock，即 可重入鎖。ReentrantLock是唯一實現(xiàn)了Lock接口的類，并且ReentrantLock提供了更多的方法。下面通過一些實例學(xué)習(xí)如何使用 ReentrantLock。

例 1 ： Lock 的正確使用

public class Test {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();

    public static void main(String[] args) {
        final Test test = new Test();

        new Thread("A") {
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();

        new Thread("B") {
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
    }

    public void insert(Thread thread) {
        Lock lock = new ReentrantLock();  // 注意這個地方:lock被聲明為局部變量
        lock.lock();
        try {
            System.out.println("線程" + thread.getName() + "得到了鎖...");
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                arrayList.add(i);
            }
        } catch (Exception e) {

        } finally {
            System.out.println("線程" + thread.getName() + "釋放了鎖...");
            lock.unlock();
        }
    }
}/* Output:          線程A得到了鎖...         線程B得到了鎖...         線程A釋放了鎖...         線程B釋放了鎖...  *///:~

結(jié)果或許讓人覺得詫異。第二個線程怎么會在***個線程釋放鎖之前得到了鎖？原因在于，在insert方法中的lock變量是局部變量，每個線程執(zhí)行該方法時都會保存一個副本，那么每個線程執(zhí)行到lock.lock()處獲取的是不同的鎖，所以就不會對臨界資源形成同步互斥訪問。因此，我們只需要將lock聲明為成員變量即可，如下所示。

public class Test {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    private Lock lock = new ReentrantLock();  // 注意這個地方:lock被聲明為成員變量
    ...
}/* Output:          線程A得到了鎖...         線程A釋放了鎖...         線程B得到了鎖...         線程B釋放了鎖...  *///:~

例 2 ： tryLock() & tryLock(long time, TimeUnit unit)

public class Test {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    private Lock lock = new ReentrantLock(); // 注意這個地方：lock 被聲明為成員變量

    public static void main(String[] args) {
        final Test test = new Test();

        new Thread("A") {
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();

        new Thread("B") {
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
    }

    public void insert(Thread thread) {
        if (lock.tryLock()) {     // 使用 tryLock()
            try {
                System.out.println("線程" + thread.getName() + "得到了鎖...");
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    arrayList.add(i);
                }
            } catch (Exception e) {

            } finally {
                System.out.println("線程" + thread.getName() + "釋放了鎖...");
                lock.unlock();
            }
        } else {
            System.out.println("線程" + thread.getName() + "獲取鎖失敗...");
        }
    }
}/* Output:          線程A得到了鎖...         線程B獲取鎖失敗...         線程A釋放了鎖...  *///:~

與 tryLock() 不同的是，tryLock(long time, TimeUnit unit) 能夠響應(yīng)中斷，即支持對獲取鎖的中斷，但嘗試獲取一個內(nèi)部鎖的操作（進入一個 synchronized 塊）是不能被中斷的。如下所示：

public class Test {
    private Lock lock = new ReentrantLock();   
    public static void main(String[] args)  {
        Test test = new Test();
        MyThread thread1 = new MyThread(test,"A");
        MyThread thread2 = new MyThread(test,"B");
        thread1.start();
        thread2.start();

        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        thread2.interrupt();
    }  

    public void insert(Thread thread) throws InterruptedException{
        if(lock.tryLock(4, TimeUnit.SECONDS)){
            try {
                System.out.println("time=" + System.currentTimeMillis() + " ,線程 " + thread.getName()+"得到了鎖...");
                long now = System.currentTimeMillis();
                while (System.currentTimeMillis() - now < 5000) {
                    // 為了避免Thread.sleep()而需要捕獲InterruptedException而帶來的理解上的困惑,
                    // 此處用這種方法空轉(zhuǎn)3秒
                }
            }finally{
                lock.unlock();
            }
        }else {
            System.out.println("線程 " + thread.getName()+"放棄了對鎖的獲取...");
        }
    }
}

class MyThread extends Thread {
    private Test test = null;

    public MyThread(Test test,String name) {
        super(name);
        this.test = test;
    }

    @Override     public void run() {
        try {
            test.insert(Thread.currentThread());
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("time=" + System.currentTimeMillis() + " ,線程 " + Thread.currentThread().getName() + "被中斷...");
        }
    }
}/* Output:          time=1486693682559, 線程A 得到了鎖...         time=1486693684560, 線程B 被中斷...(響應(yīng)中斷，時間恰好間隔2s)  *///:~

例 3 ： 使用 lockInterruptibly() 響應(yīng)中斷

public class Test {
    private Lock lock = new ReentrantLock();   
    public static void main(String[] args)  {
        Test test = new Test();
        MyThread thread1 = new MyThread(test,"A");
        MyThread thread2 = new MyThread(test,"B");
        thread1.start();
        thread2.start();

        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        thread2.interrupt();
    }  

    public void insert(Thread thread) throws InterruptedException{
        //注意，如果需要正確中斷等待鎖的線程，必須將獲取鎖放在外面，然后將 InterruptedException 拋出
        lock.lockInterruptibly(); 
        try {  
            System.out.println("線程 " + thread.getName()+"得到了鎖...");
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            for(    ;     ; ) {              // 耗時操作
                if(System.currentTimeMillis() - startTime >= Integer.MAX_VALUE)
                    break;
                //插入數(shù)據(jù)
            }
        }finally {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"執(zhí)行finally...");
            lock.unlock();
            System.out.println("線程 " + thread.getName()+"釋放了鎖");
        } 
        System.out.println("over");
    }
}

class MyThread extends Thread {
    private Test test = null;

    public MyThread(Test test,String name) {
        super(name);
        this.test = test;
    }

    @Override     public void run() {
        try {
            test.insert(Thread.currentThread());
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("線程 " + Thread.currentThread().getName() + "被中斷...");
        }
    }
}/* Output:          線程 A得到了鎖...         線程 B被中斷...  *///:~

運行上述代碼之后，發(fā)現(xiàn) thread2 能夠被正確中斷，放棄對任務(wù)的執(zhí)行。特別需要注意的是，如果需要正確中斷等待鎖的線程，必須將獲取鎖放在外面（try 語句塊外），然后將 InterruptedException 拋出。如果不這樣做，像如下代碼所示：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Test {
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
        MyThread thread1 = new MyThread(test, "A");
        MyThread thread2 = new MyThread(test, "B");
        thread1.start();
        thread2.start();

        try {
            Thread.sleep(5000);
            System.out.println("線程" + Thread.currentThread().getName()
                    + " 睡醒了...");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        thread2.interrupt();
    }

    public void insert(Thread thread) {

        try {
            // 注意，如果將獲取鎖放在try語句塊里，則必定會執(zhí)行finally語句塊中的解鎖操作。若線程在獲取鎖時被中斷，則再執(zhí)行解鎖操作就會導(dǎo)致異常，因為該線程并未獲得到鎖。
            lock.lockInterruptibly();
            System.out.println("線程 " + thread.getName() + "得到了鎖...");
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            for (;;) {
                if (System.currentTimeMillis() - startTime >= Integer.MAX_VALUE) // 耗時操作
                    break;
                // 插入數(shù)據(jù)
            }
        } catch (Exception e) {

        } finally {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                    + "執(zhí)行finally...");
            lock.unlock();
            System.out.println("線程 " + thread.getName() + "釋放了鎖...");
        }
    }
}

class MyThread extends Thread {
    private Test test = null;

    public MyThread(Test test, String name) {
        super(name);
        this.test = test;
    }

    @Override     public void run() {

        test.insert(Thread.currentThread());
        System.out.println("線程 " + Thread.currentThread().getName() + "被中斷...");
    }
}/* Output:          線程A 得到了鎖...         線程main 睡醒了...         B執(zhí)行finally...         Exception in thread "B"              java.lang.IllegalMonitorStateException             at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$Sync.tryRelease(Unknown Source)             at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.release(Unknown Source)             at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.unlock(Unknown Source)             at Test.insert(Test.java:39)             at MyThread.run(Test.java:56)  *///:~

注意，上述代碼就將鎖的獲取操作放在try語句塊里，則必定會執(zhí)行finally語句塊中的解鎖操作。在 準(zhǔn)備獲取鎖的 線程B 被中斷后，再執(zhí)行解鎖操作就會拋出 IllegalMonitorStateException，因為該線程并未獲得到鎖卻執(zhí)行了解鎖操作。

3、ReadWriteLock

ReadWriteLock也是一個接口，在它里面只定義了兩個方法：

public interface ReadWriteLock {
    /**      * Returns the lock used for reading.      *      * @return the lock used for reading.      */
    Lock readLock();

    /**      * Returns the lock used for writing.      *      * @return the lock used for writing.      */
    Lock writeLock();
}

一個用來獲取讀鎖，一個用來獲取寫鎖。也就是說，將對臨界資源的讀寫操作分成兩個鎖來分配給線程，從而使得多個線程可以同時進行讀操作。下面的 ReentrantReadWriteLock 實現(xiàn)了 ReadWriteLock 接口。

4、ReentrantReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock 里面提供了很多豐富的方法，不過最主要的有兩個方法：readLock()和writeLock()用來獲取讀鎖和寫鎖。下面通過幾個例子來看一下ReentrantReadWriteLock具體用法。假如有多個線程要同時進行讀操作的話，先看一下synchronized達(dá)到的效果：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        final Test test = new Test();

        new Thread("A"){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();

        new Thread("B"){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();

    }  

    public synchronized void get(Thread thread) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("線程"+ thread.getName()+"開始讀操作...");
        while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
            System.out.println("線程"+ thread.getName()+"正在進行讀操作...");
        }
        System.out.println("線程"+ thread.getName()+"讀操作完畢...");
    }
}/* Output:          線程A開始讀操作...         線程A正在進行讀操作...         ...         線程A正在進行讀操作...         線程A讀操作完畢...         線程B開始讀操作...         線程B正在進行讀操作...         ...         線程B正在進行讀操作...         線程B讀操作完畢...  *///:~

這段程序的輸出結(jié)果會是，直到線程A執(zhí)行完讀操作之后，才會打印線程B執(zhí)行讀操作的信息。而改成使用讀寫鎖的話：

public class Test {
    private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();

    public static void main(String[] args) {
        final Test test = new Test();

        new Thread("A") {
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();

        new Thread("B") {
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
    }

    public void get(Thread thread) {
        rwl.readLock().lock(); // 在外面獲取鎖
        try {
            long start = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("線程" + thread.getName() + "開始讀操作...");
            while (System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
                System.out.println("線程" + thread.getName() + "正在進行讀操作...");
            }
            System.out.println("線程" + thread.getName() + "讀操作完畢...");
        } finally {
            rwl.readLock().unlock();
        }
    }
}/* Output:          線程A開始讀操作...         線程B開始讀操作...         線程A正在進行讀操作...         線程A正在進行讀操作...         線程B正在進行讀操作...         ...         線程A讀操作完畢...         線程B讀操作完畢...  *///:~

我們可以看到，線程A和線程B在同時進行讀操作，這樣就大大提升了讀操作的效率。不過要注意的是，如果有一個線程已經(jīng)占用了讀鎖，則此時其他線程如果要申請寫鎖，則申請寫鎖的線程會一直等待釋放讀鎖。如果有一個線程已經(jīng)占用了寫鎖，則此時其他線程如果申請寫鎖或者讀鎖，則申請的線程也會一直等待釋放寫鎖。

5、Lock和synchronized的選擇

總的來說，Lock和synchronized有以下幾點不同：

• (1) Lock是一個接口，是JDK層面的實現(xiàn)；而synchronized是Java中的關(guān)鍵字，是Java的內(nèi)置特性，是JVM層面的實現(xiàn)；
• (2) synchronized 在發(fā)生異常時，會自動釋放線程占有的鎖，因此不會導(dǎo)致死鎖現(xiàn)象發(fā)生；而Lock在發(fā)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(xiàn)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(yīng)中斷，而使用synchronized時，等待的線程會一直等待下去，不能夠響應(yīng)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(dāng)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(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于synchronized。所以說，在具體使用時要根據(jù)適當(dāng)情況選擇。

三. 鎖的相關(guān)概念介紹

1、可重入鎖

如果鎖具備可重入性，則稱作為 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了 鎖的分配機制：基于線程的分配，而不是基于方法調(diào)用的分配。舉個簡單的例子，當(dāng)一個線程執(zhí)行到某個synchronized方法時，比如說method1，而在method1中會調(diào)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(zhí)行方法method2。

class MyClass {
    public synchronized void method1() {
        method2();
    }

    public synchronized void method2() {

    }
}

上述代碼中的兩個方法method1和method2都用synchronized修飾了。假如某一時刻，線程A執(zhí)行到了method1，此時線程A獲取了這個對象的鎖，而由于method2也是synchronized方法，假如synchronized不具備可重入性，此時線程A需要重新申請鎖。但是，這就會造成死鎖，因為線程A已經(jīng)持有了該對象的鎖，而又在申請獲取該對象的鎖，這樣就會線程A一直等待永遠(yuǎn)不會獲取到的鎖。而由于synchronized和Lock都具備可重入性，所以不會發(fā)生上述現(xiàn)象。

2、可中斷鎖

顧名思義，可中斷鎖就是可以響應(yīng)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(zhí)行鎖中的代碼，另一線程B正在等待獲取該鎖，可能由于等待時間過長，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。在前面演示tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()的用法時已經(jīng)體現(xiàn)了Lock的可中斷性。

3、公平鎖

公平鎖即 盡量 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(dāng)這個鎖被釋放時，等待時間最久的線程（***請求的線程）會獲得該所，這種就是公平鎖。而非公平鎖則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(dǎo)致某個或者一些線程永遠(yuǎn)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。而對于ReentrantLock 和 ReentrantReadWriteLock，它默認(rèn)情況下是非公平鎖，但是可以設(shè)置為公平鎖。

看下面兩個例子：

Case : 公平鎖

public class RunFair {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final Service service = new Service(true);     // 公平鎖，設(shè)為 true
        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override             public void run() {
                System.out.println("★線程" + Thread.currentThread().getName()
                        + "運行了");
                service.serviceMethod();
            }
        };

        Thread[] threadArray = new Thread[10];
        for (int i = 0; i < 10; i++) 
            threadArray[i] = new Thread(runnable);

        for (int i = 0; i < 10; i++) 
            threadArray[i].start(); 
    }
}
class Service {
    private ReentrantLock lock;
    public Service(boolean isFair) {
        super();
        lock = new ReentrantLock(isFair);
    }
    public void serviceMethod() {
        try {
            lock.lock();
            System.out.println("ThreadName=" + Thread.currentThread().getName()
                    + "獲得鎖定");
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}/* Output:          ★線程Thread-0運行了         ★線程Thread-1運行了         ThreadName=Thread-1獲得鎖定         ThreadName=Thread-0獲得鎖定         ★線程Thread-2運行了         ThreadName=Thread-2獲得鎖定         ★線程Thread-3運行了         ★線程Thread-4運行了         ThreadName=Thread-4獲得鎖定         ★線程Thread-5運行了         ThreadName=Thread-5獲得鎖定         ThreadName=Thread-3獲得鎖定         ★線程Thread-6運行了         ★線程Thread-7運行了         ThreadName=Thread-6獲得鎖定         ★線程Thread-8運行了         ★線程Thread-9運行了         ThreadName=Thread-7獲得鎖定         ThreadName=Thread-8獲得鎖定         ThreadName=Thread-9獲得鎖定 *///:~

Case: 非公平鎖

public class RunFair {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final Service service = new Service(false);  // 非公平鎖，設(shè)為 false
        ...
}/* Output:          ★線程Thread-0運行了         ThreadName=Thread-0獲得鎖定         ★線程Thread-2運行了         ThreadName=Thread-2獲得鎖定         ★線程Thread-6運行了         ★線程Thread-1運行了         ThreadName=Thread-6獲得鎖定         ★線程Thread-3運行了         ThreadName=Thread-3獲得鎖定         ★線程Thread-7運行了         ThreadName=Thread-7獲得鎖定         ★線程Thread-4運行了         ThreadName=Thread-4獲得鎖定         ★線程Thread-5運行了         ThreadName=Thread-5獲得鎖定         ★線程Thread-8運行了         ThreadName=Thread-8獲得鎖定         ★線程Thread-9運行了         ThreadName=Thread-9獲得鎖定         ThreadName=Thread-1獲得鎖定 *///:~

根據(jù)上面代碼演示結(jié)果我們可以看出（線程數(shù)越多越明顯），在公平鎖案例下，多個線程在等待一個鎖時，一般而言，等待時間最久的線程（***請求的線程）會獲得該鎖。而在非公平鎖例下，則無法保證鎖的獲取是按照請求鎖的順序進行的。

另外， 在ReentrantLock類中定義了很多方法，舉幾個例子：

• 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(dāng)前線程獲取了
• hasQueuedThreads() //判斷是否有線程在等待該鎖
• getHoldCount() //查詢當(dāng)前線程占有l(wèi)ock鎖的次數(shù)
• getQueueLength() // 獲取正在等待此鎖的線程數(shù)
• getWaitQueueLength(Condition condition) // 獲取正在等待此鎖相關(guān)條件condition的線程數(shù)在ReentrantReadWriteLock中也有類似的方法，同樣也可以設(shè)置為公平鎖和非公平鎖。不過要記住，ReentrantReadWriteLock并未實現(xiàn)Lock接口，它實現(xiàn)的是ReadWriteLock接口。

4.讀寫鎖

讀寫鎖將對臨界資源的訪問分成了兩個鎖，一個讀鎖和一個寫鎖。正因為有了讀寫鎖，才使得多個線程之間的讀操作不會發(fā)生沖突。ReadWriteLock就是讀寫鎖，它是一個接口，ReentrantReadWriteLock實現(xiàn)了這個接口。可以通過readLock()獲取讀鎖，通過writeLock()獲取寫鎖。上一節(jié)已經(jīng)演示過了讀寫鎖的使用方法，在此不再贅述。