1、java中的鎖--Synchronized

在Java中，每一個(gè)對(duì)象都擁有一個(gè)鎖標(biāo)記（monitor），也稱(chēng)為監(jiān)視器，多線程同時(shí)訪問(wèn)某個(gè)對(duì)象時(shí)，線程只有獲取了該對(duì)象的鎖才能訪問(wèn)。在Java中，可以使用synchronized關(guān)鍵字來(lái)標(biāo)記一個(gè)方法或者代碼塊，當(dāng)某個(gè)線程調(diào)用該對(duì)象的synchronized方法或者訪問(wèn)synchronized代碼塊時(shí)，這個(gè)線程便獲得了該對(duì)象的鎖，其他線程暫時(shí)無(wú)法訪問(wèn)這個(gè)方法，只有等待這個(gè)方法執(zhí)行完畢或者代碼塊執(zhí)行完畢，這個(gè)線程才會(huì)釋放該對(duì)象的鎖，其他線程才能執(zhí)行這個(gè)方法或者代碼塊。

一般在java中所說(shuō)的鎖就是指的內(nèi)置鎖，每個(gè)java對(duì)象都可以作為一個(gè)實(shí)現(xiàn)同步的鎖，雖然說(shuō)在java中一切皆對(duì)象， 但是鎖必須是引用類(lèi)型的，基本數(shù)據(jù)類(lèi)型則不可以 。每一個(gè)引用類(lèi)型的對(duì)象都可以隱式的扮演一個(gè)用于同步的鎖的角色，執(zhí)行線程進(jìn)入synchronized塊之前會(huì)自動(dòng)獲得鎖，無(wú)論是通過(guò)正常語(yǔ)句退出還是執(zhí)行過(guò)程中拋出了異常，線程都會(huì)在放棄對(duì)synchronized塊的控制時(shí)自動(dòng)釋放鎖。 獲得鎖的唯一途徑就是進(jìn)入這個(gè)內(nèi)部鎖保護(hù)的同步塊或方法 。

正如引言中所說(shuō)，對(duì)共享資源的訪問(wèn)必須是順序的，也就是說(shuō)當(dāng)多個(gè)線程對(duì)共享資源訪問(wèn)的時(shí)候，只能有一個(gè)線程可以獲得該共享資源的鎖，當(dāng)線程A嘗試獲取線程B的鎖時(shí)，線程A必須等待或者阻塞，直到線程B釋放該鎖為止，否則線程A將一直等待下去，因此java內(nèi)置鎖也稱(chēng)作互斥鎖，也即是說(shuō)鎖實(shí)際上是一種互斥機(jī)制。

根據(jù)使用方式的不同一般我們會(huì)將鎖分為對(duì)象鎖和類(lèi)鎖，兩個(gè)鎖是有很大差別的，對(duì)象鎖是作用在實(shí)例方法或者一個(gè)對(duì)象實(shí)例上面的，而類(lèi)鎖是作用在靜態(tài)方法或者Class對(duì)象上面的。一個(gè)類(lèi)可以有多個(gè)實(shí)例對(duì)象，因此一個(gè)類(lèi)的對(duì)象鎖可能會(huì)有多個(gè)，但是每個(gè)類(lèi)只有一個(gè)Class對(duì)象，所以類(lèi)鎖只有一個(gè)。 類(lèi)鎖只是一個(gè)概念上的東西，并不是真實(shí)存在的，它只是用來(lái)幫助我們理解鎖定的是實(shí)例方法還是靜態(tài)方法區(qū)別的 。

在java中實(shí)現(xiàn)鎖機(jī)制不僅僅限于使用synchronized關(guān)鍵字，還有JDK1.5之后提供的Lock。一個(gè)synchronized塊包含兩個(gè)部分：鎖對(duì)象的引用，以及這個(gè)鎖保護(hù)的代碼塊。如果作用在實(shí)例方法上面，鎖就是該方法所在的當(dāng)前對(duì)象，靜態(tài)synchronized方法會(huì)從Class對(duì)象上獲得鎖。

下面通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明synchronized關(guān)鍵字的使用：

1.1.synchronized方法

下面這段代碼中兩個(gè)線程分別調(diào)用insertData對(duì)象插入數(shù)據(jù)：

public class Test {
 
    public static void main(String[] args)  {
        final InsertData insertData = new InsertData();
         
        new Thread() {
            public void run() {
                insertData.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
         
         
        new Thread() {
            public void run() {
                insertData.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
    }  
}
 
class InsertData {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
     
    public void insert(Thread thread){
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println(thread.getName()+"在插入數(shù)據(jù)"+i);
            arrayList.add(i);
        }
    }
}

此時(shí)程序的輸出結(jié)果為：

image

說(shuō)明兩個(gè)線程在同時(shí)執(zhí)行insert方法。

而如果在insert方法前面加上關(guān)鍵字synchronized的話，運(yùn)行結(jié)果為：

class InsertData {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
     
    public synchronized void insert(Thread thread){
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println(thread.getName()+"在插入數(shù)據(jù)"+i);
            arrayList.add(i);
        }
    }
}

image

從上輸出結(jié)果說(shuō)明，Thread-1插入數(shù)據(jù)是等Thread-0插入完數(shù)據(jù)之后才進(jìn)行的。說(shuō)明Thread-0和Thread-1是順序執(zhí)行insert方法的。

這就是synchronized方法。

不過(guò)有幾點(diǎn)需要注意：

1）當(dāng)一個(gè)線程正在訪問(wèn)一個(gè)對(duì)象的synchronized方法，那么其他線程不能訪問(wèn)該對(duì)象的其他synchronized方法。這個(gè)原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)橐粋€(gè)對(duì)象只有一把鎖，當(dāng)一個(gè)線程獲取了該對(duì)象的鎖之后，其他線程無(wú)法獲取該對(duì)象的鎖，所以無(wú)法訪問(wèn)該對(duì)象的其他synchronized方法。

2）當(dāng)一個(gè)線程正在訪問(wèn)一個(gè)對(duì)象的synchronized方法，那么其他線程能訪問(wèn)該對(duì)象的非synchronized方法。這個(gè)原因很簡(jiǎn)單，訪問(wèn)非synchronized方法不需要獲得該對(duì)象的鎖，假如一個(gè)方法沒(méi)用synchronized關(guān)鍵字修飾，說(shuō)明它不會(huì)使用到臨界資源，那么其他線程是可以訪問(wèn)這個(gè)方法的，

3）如果一個(gè)線程A需要訪問(wèn)對(duì)象object1的synchronized方法fun1，另外一個(gè)線程B需要訪問(wèn)對(duì)象object2的synchronized方法fun1，即使object1和object2是同一類(lèi)型），也不會(huì)產(chǎn)生線程安全問(wèn)題，因?yàn)樗麄冊(cè)L問(wèn)的是不同的對(duì)象，所以不存在互斥問(wèn)題。

1.2.synchronized代碼塊

synchronized代碼塊類(lèi)似于以下這種形式：

synchronized(synObject) {
         
    }

當(dāng)在某個(gè)線程中執(zhí)行這段代碼塊，該線程會(huì)獲取對(duì)象synObject的鎖，從而使得其他線程無(wú)法同時(shí)訪問(wèn)該代碼塊。

synObject可以是this，代表獲取當(dāng)前對(duì)象的鎖，也可以是類(lèi)中的一個(gè)屬性，代表獲取該屬性的鎖。

比如上面的insert方法可以改成以下兩種形式：

class InsertData {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
     
    public void insert(Thread thread){
        synchronized (this) {
            for(int i=0;i<100;i++){
                System.out.println(thread.getName()+"在插入數(shù)據(jù)"+i);
                arrayList.add(i);
            }
        }
    }
}


class InsertData {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    private Object object = new Object();
     
    public void insert(Thread thread){
        synchronized (object) {
            for(int i=0;i<100;i++){
                System.out.println(thread.getName()+"在插入數(shù)據(jù)"+i);
                arrayList.add(i);
            }
        }
    }
}

從上面可以看出，synchronized代碼塊使用起來(lái)比synchronized方法要靈活得多。因?yàn)橐苍S一個(gè)方法中只有一部分代碼只需要同步，如果此時(shí)對(duì)整個(gè)方法用synchronized進(jìn)行同步，會(huì)影響程序執(zhí)行效率。而使用synchronized代碼塊就可以避免這個(gè)問(wèn)題，synchronized代碼塊可以實(shí)現(xiàn)只對(duì)需要同步的地方進(jìn)行同步。

另外，每個(gè)類(lèi)也會(huì)有一個(gè)鎖，它可以用來(lái)控制對(duì)static數(shù)據(jù)成員的并發(fā)訪問(wèn)。

并且如果一個(gè)線程執(zhí)行一個(gè)對(duì)象的非static synchronized方法，另外一個(gè)線程需要執(zhí)行這個(gè)對(duì)象所屬類(lèi)的static synchronized方法，此時(shí)不會(huì)發(fā)生互斥現(xiàn)象，因?yàn)樵L問(wèn)static synchronized方法占用的是類(lèi)鎖，而訪問(wèn)非static synchronized方法占用的是對(duì)象鎖，所以不存在互斥現(xiàn)象。

看下面這段代碼就明白了：

public class Test {
 
    public static void main(String[] args)  {
        final InsertData insertData = new InsertData();
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                insertData.insert();
            }
        }.start(); 
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                insertData.insert1();
            }
        }.start();
    }  
}
 
class InsertData { 
    public synchronized void insert(){
        System.out.println("執(zhí)行insert");
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("執(zhí)行insert完畢");
    }
     
    public synchronized static void insert1() {
        System.out.println("執(zhí)行insert1");
        System.out.println("執(zhí)行insert1完畢");
    }
}

執(zhí)行結(jié)果;

image

第一個(gè)線程里面執(zhí)行的是insert方法，不會(huì)導(dǎo)致第二個(gè)線程執(zhí)行insert1方法發(fā)生阻塞現(xiàn)象。

下面我們看一下synchronized關(guān)鍵字到底做了什么事情，我們來(lái)反編譯它的字節(jié)碼看一下，下面這段代碼反編譯后的字節(jié)碼為：

public class InsertData {
    private Object object = new Object();
     
    public void insert(Thread thread){
        synchronized (object) {
         
        }
    }
     
    public synchronized void insert1(Thread thread){
         
    }
     
    public void insert2(Thread thread){
         
    }
}

image

從反編譯獲得的字節(jié)碼可以看出，synchronized代碼塊實(shí)際上多了monitorenter和monitorexit兩條指令。monitorenter指令執(zhí)行時(shí)會(huì)讓對(duì)象的鎖計(jì)數(shù)加1，而monitorexit指令執(zhí)行時(shí)會(huì)讓對(duì)象的鎖計(jì)數(shù)減1，其實(shí)這個(gè)與操作系統(tǒng)里面的PV操作很像，操作系統(tǒng)里面的PV操作就是用來(lái)控制多個(gè)線程對(duì)臨界資源的訪問(wèn)。對(duì)于synchronized方法，執(zhí)行中的線程識(shí)別該方法的 method_info 結(jié)構(gòu)是否有 ACC_SYNCHRONIZED 標(biāo)記設(shè)置，然后它自動(dòng)獲取對(duì)象的鎖，調(diào)用方法，最后釋放鎖。如果有異常發(fā)生，線程自動(dòng)釋放鎖。

有一點(diǎn)要注意：對(duì)于synchronized方法或者synchronized代碼塊，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，JVM會(huì)自動(dòng)釋放當(dāng)前線程占用的鎖，因此不會(huì)由于異常導(dǎo)致出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象。

2、java中的鎖--Lock

在上一小結(jié)中我們講到了如何使用關(guān)鍵字synchronized來(lái)實(shí)現(xiàn)同步訪問(wèn)。本節(jié)我們繼續(xù)來(lái)探討這個(gè)問(wèn)題，從Java 5之后，在java.util.concurrent.locks包下提供了另外一種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)同步訪問(wèn)，那就是Lock。

也許有朋友會(huì)問(wèn)，既然都可以通過(guò)synchronized來(lái)實(shí)現(xiàn)同步訪問(wèn)了，那么為什么還需要提供Lock？這個(gè)問(wèn)題將在下面進(jìn)行闡述。本文先從synchronized的缺陷講起，然后再講述java.util.concurrent.locks包下常用的有哪些類(lèi)和接口，最后討論以下一些關(guān)于鎖的概念方面的東西

2.1.synchronized的缺陷

synchronized是java中的一個(gè)關(guān)鍵字，也就是說(shuō)是Java語(yǔ)言內(nèi)置的特性。那么為什么會(huì)出現(xiàn)Lock呢？

在上面一篇文章中，我們了解到如果一個(gè)代碼塊被synchronized修飾了，當(dāng)一個(gè)線程獲取了對(duì)應(yīng)的鎖，并執(zhí)行該代碼塊時(shí)，其他線程便只能一直等待，等待獲取鎖的線程釋放鎖，而這里獲取鎖的線程釋放鎖只會(huì)有兩種情況：

• 1）獲取鎖的線程執(zhí)行完了該代碼塊，然后線程釋放對(duì)鎖的占有；

• 2）線程執(zhí)行發(fā)生異常，此時(shí)JVM會(huì)讓線程自動(dòng)釋放鎖。

那么如果這個(gè)獲取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(méi)有釋放鎖，其他線程便只能干巴巴地等待，試想一下，這多么影響程序執(zhí)行效率。

因此就需要有一種機(jī)制可以不讓等待的線程一直無(wú)期限地等待下去（比如只等待一定的時(shí)間或者能夠響應(yīng)中斷），通過(guò)Lock就可以辦到。

再舉個(gè)例子：當(dāng)有多個(gè)線程讀寫(xiě)文件時(shí)，讀操作和寫(xiě)操作會(huì)發(fā)生沖突現(xiàn)象，寫(xiě)操作和寫(xiě)操作會(huì)發(fā)生沖突現(xiàn)象，但是讀操作和讀操作不會(huì)發(fā)生沖突現(xiàn)象。

但是采用synchronized關(guān)鍵字來(lái)實(shí)現(xiàn)同步的話，就會(huì)導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題：

如果多個(gè)線程都只是進(jìn)行讀操作，所以當(dāng)一個(gè)線程在進(jìn)行讀操作時(shí)，其他線程只能等待無(wú)法進(jìn)行讀操作。

因此就需要一種機(jī)制來(lái)使得多個(gè)線程都只是進(jìn)行讀操作時(shí)，線程之間不會(huì)發(fā)生沖突，通過(guò)Lock就可以辦到。

另外，通過(guò)Lock可以知道線程有沒(méi)有成功獲取到鎖。這個(gè)是synchronized無(wú)法辦到的。

總結(jié)一下，也就是說(shuō)Lock提供了比synchronized更多的功能。但是要注意以下幾點(diǎn)：

1）Lock不是Java語(yǔ)言內(nèi)置的，synchronized是Java語(yǔ)言的關(guān)鍵字，因此是內(nèi)置特性。Lock是一個(gè)類(lèi)，通過(guò)這個(gè)類(lèi)可以實(shí)現(xiàn)同步訪問(wèn)；

2）Lock和synchronized有一點(diǎn)非常大的不同，采用synchronized不需要用戶去手動(dòng)釋放鎖，當(dāng)synchronized方法或者synchronized代碼塊執(zhí)行完之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)讓線程釋放對(duì)鎖的占用；而Lock則必須要用戶去手動(dòng)釋放鎖，如果沒(méi)有主動(dòng)釋放鎖，就有可能導(dǎo)致出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象。

2.2.java.util.concurrent.locks包下常用的類(lèi)

下面我們就來(lái)探討一下java.util.concurrent.locks包中常用的類(lèi)和接口。

2.2.1.Lock

首先要說(shuō)明的就是Lock，通過(guò)查看Lock的源碼可知，Lock是一個(gè)接口：

public interface Lock {
    void lock();
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
    boolean tryLock();
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    void unlock();
    Condition newCondition();
}

下面來(lái)逐個(gè)講述Lock接口中每個(gè)方法的使用，lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用來(lái)獲取鎖的。unLock()方法是用來(lái)釋放鎖的。newCondition()這個(gè)方法暫且不在此講述，會(huì)在后面的線程協(xié)作一文中講述。

在Lock中聲明了四個(gè)方法來(lái)獲取鎖，那么這四個(gè)方法有何區(qū)別呢？

首先lock()方法是平常使用得最多的一個(gè)方法，就是用來(lái)獲取鎖。如果鎖已被其他線程獲取，則進(jìn)行等待。

由于在前面講到如果采用Lock，必須主動(dòng)去釋放鎖，并且在發(fā)生異常時(shí)，不會(huì)自動(dòng)釋放鎖。因此一般來(lái)說(shuō)，使用Lock必須在try{}catch{}塊中進(jìn)行，并且將釋放鎖的操作放在finally塊中進(jìn)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(lái)進(jìn)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
}

tryLock()方法是有返回值的，它表示用來(lái)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?。?，則返回false，也就說(shuō)這個(gè)方法無(wú)論如何都會(huì)立即返回。在拿不到鎖時(shí)不會(huì)一直在那等待。

tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是類(lèi)似的，只不過(guò)區(qū)別在于這個(gè)方法在拿不到鎖時(shí)會(huì)等待一定的時(shí)間，在時(shí)間期限之內(nèi)如果還拿不到鎖，就返回false。如果如果一開(kāi)始拿到鎖或者在等待期間內(nèi)拿到了鎖，則返回true。

所以，一般情況下通過(guò)tryLock來(lái)獲取鎖時(shí)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
}

lockInterruptibly()方法比較特殊，當(dāng)通過(guò)這個(gè)方法去獲取鎖時(shí)，如果線程正在等待獲取鎖，則這個(gè)線程能夠響應(yīng)中斷，即中斷線程的等待狀態(tài)。也就使說(shuō)，當(dāng)兩個(gè)線程同時(shí)通過(guò)lock.lockInterruptibly()想獲取某個(gè)鎖時(shí)，假若此時(shí)線程A獲取到了鎖，而線程B只有在等待，那么對(duì)線程B調(diào)用threadB.interrupt()方法能夠中斷線程B的等待過(guò)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。

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(gè)線程獲取了鎖之后，是不會(huì)被interrupt()方法中斷的。因?yàn)楸旧碓谇懊娴奈恼轮兄v過(guò)單獨(dú)調(diào)用interrupt()方法不能中斷正在運(yùn)行過(guò)程中的線程，只能中斷阻塞過(guò)程中的線程。

因此當(dāng)通過(guò)lockInterruptibly()方法獲取某個(gè)鎖時(shí)，如果不能獲取到，只有進(jìn)行等待的情況下，是可以響應(yīng)中斷的。

而用synchronized修飾的話，當(dāng)一個(gè)線程處于等待某個(gè)鎖的狀態(tài)，是無(wú)法被中斷的，只有一直等待下去。

2.2.2.ReentrantLock

ReentrantLock，意思是“可重入鎖”，關(guān)于可重入鎖的概念在下一節(jié)講述。ReentrantLock是唯一實(shí)現(xiàn)了Lock接口的類(lèi)，并且ReentrantLock提供了更多的方法。下面通過(guò)一些實(shí)例看具體看一下如何使用ReentrantLock。

例子1，lock()的正確使用方法

public class Test {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    public static void main(String[] args)  {
        final Test test = new Test();
         
        new Thread(){
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
         
        new Thread(){
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
    }  
     
    public void insert(Thread thread) {
        Lock lock = new ReentrantLock();    //注意這個(gè)地方
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(thread.getName()+"得到了鎖");
            for(int i=0;i<5;i++) {
                arrayList.add(i);
            }
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
        }finally {
            System.out.println(thread.getName()+"釋放了鎖");
            lock.unlock();
        }
    }
}

各位朋友先想一下這段代碼的輸出結(jié)果是什么？

Thread-0得到了鎖
Thread-1得到了鎖
Thread-0釋放了鎖
Thread-1釋放了鎖

也許有朋友會(huì)問(wèn)，怎么會(huì)輸出這個(gè)結(jié)果？第二個(gè)線程怎么會(huì)在第一個(gè)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(gè)線程執(zhí)行該方法時(shí)都會(huì)保存一個(gè)副本，那么理所當(dāng)然每個(gè)線程執(zhí)行到lock.lock()處獲取的是不同的鎖，所以就不會(huì)發(fā)生沖突。

知道了原因改起來(lái)就比較容易了，只需要將lock聲明為類(lèi)的屬性即可。

public class Test {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    private Lock lock = new ReentrantLock();    //注意這個(gè)地方
    public static void main(String[] args)  {
        final Test test = new Test();
         
        new Thread(){
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
         
        new Thread(){
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
    }  
     
    public void insert(Thread thread) {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(thread.getName()+"得到了鎖");
            for(int i=0;i<5;i++) {
                arrayList.add(i);
            }
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
        }finally {
            System.out.println(thread.getName()+"釋放了鎖");
            lock.unlock();
        }
    }
}

這樣就是正確地使用Lock的方法了。

例子2，tryLock()的使用方法

public class Test {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    private Lock lock = new ReentrantLock();    //注意這個(gè)地方
    public static void main(String[] args)  {
        final Test test = new Test();
         
        new Thread(){
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
         
        new Thread(){
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
    }  
     
    public void insert(Thread thread) {
        if(lock.tryLock()) {
            try {
                System.out.println(thread.getName()+"得到了鎖");
                for(int i=0;i<5;i++) {
                    arrayList.add(i);
                }
            } catch (Exception e) {
                // TODO: handle exception
            }finally {
                System.out.println(thread.getName()+"釋放了鎖");
                lock.unlock();
            }
        } else {
            System.out.println(thread.getName()+"獲取鎖失敗");
        }
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

Thread-0得到了鎖
Thread-1獲取鎖失敗
Thread-0釋放了鎖

例子3，lockInterruptibly()響應(yīng)中斷的使用方法：

public class Test {
    private Lock lock = new ReentrantLock();   
    public static void main(String[] args)  {
        Test test = new Test();
        MyThread thread1 = new MyThread(test);
        MyThread thread2 = new MyThread(test);
        thread1.start();
        thread2.start();
         
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        thread2.interrupt();
    }  
     
    public void insert(Thread thread) throws InterruptedException{
        lock.lockInterruptibly();   //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
        try {  
            System.out.println(thread.getName()+"得到了鎖");
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            for(    ;     ;) {
                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(thread.getName()+"釋放了鎖");
        }  
    }
}
 
class MyThread extends Thread {
    private Test test = null;
    public MyThread(Test test) {
        this.test = test;
    }
    @Override
    public void run() {
         
        try {
            test.insert(Thread.currentThread());
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"被中斷");
        }
    }
}

運(yùn)行之后，發(fā)現(xiàn)thread2能夠被正確中斷。

2.2.3.ReadWriteLock

ReadWriteLock也是一個(gè)接口，在它里面只定義了兩個(gè)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(gè)用來(lái)獲取讀鎖，一個(gè)用來(lái)獲取寫(xiě)鎖。也就是說(shuō)將文件的讀寫(xiě)操作分開(kāi)，分成2個(gè)鎖來(lái)分配給線程，從而使得多個(gè)線程可以同時(shí)進(jìn)行讀操作。下面的ReentrantReadWriteLock實(shí)現(xiàn)了ReadWriteLock接口。

2.2.4.ReentrantReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock里面提供了很多豐富的方法，不過(guò)最主要的有兩個(gè)方法：readLock()和writeLock()用來(lái)獲取讀鎖和寫(xiě)鎖。

下面通過(guò)幾個(gè)例子來(lái)看一下ReentrantReadWriteLock具體用法。

假如有多個(gè)線程要同時(shí)進(jìn)行讀操作的話，先看一下synchronized達(dá)到的效果：

public class Test {
    private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
     
    public static void main(String[] args)  {
        final Test test = new Test();
         
        new Thread(){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
         
        new Thread(){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
         
    }  
     
    public synchronized void get(Thread thread) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
            System.out.println(thread.getName()+"正在進(jìn)行讀操作");
        }
        System.out.println(thread.getName()+"讀操作完畢");
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0讀操作完畢
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1讀操作完畢

而改成用讀寫(xiě)鎖的話：

public class Test {
    private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
     
    public static void main(String[] args)  {
        final Test test = new Test();
         
        new Thread(){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
         
        new Thread(){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
         
    }  
     
    public void get(Thread thread) {
        rwl.readLock().lock();
        try {
            long start = System.currentTimeMillis();
             
            while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
                System.out.println(thread.getName()+"正在進(jìn)行讀操作");
            }
            System.out.println(thread.getName()+"讀操作完畢");
        } finally {
            rwl.readLock().unlock();
        }
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-0正在進(jìn)行讀操作
Thread-1正在進(jìn)行讀操作
Thread-0讀操作完畢
Thread-1讀操作完畢

說(shuō)明thread1和thread2在同時(shí)進(jìn)行讀操作。

這樣就大大提升了讀操作的效率。

不過(guò)要注意的是，如果有一個(gè)線程已經(jīng)占用了讀鎖，則此時(shí)其他線程如果要申請(qǐng)寫(xiě)鎖，則申請(qǐng)寫(xiě)鎖的線程會(huì)一直等待釋放讀鎖。

如果有一個(gè)線程已經(jīng)占用了寫(xiě)鎖，則此時(shí)其他線程如果申請(qǐng)寫(xiě)鎖或者讀鎖，則申請(qǐng)的線程會(huì)一直等待釋放寫(xiě)鎖。

關(guān)于ReentrantReadWriteLock類(lèi)中的其他方法感興趣的朋友可以自行查閱API文檔。

2.2.5.Lock和synchronized的選擇

總結(jié)來(lái)說(shuō)，Lock和synchronized有以下幾點(diǎn)不同：

1）Lock是一個(gè)接口，而synchronized是Java中的關(guān)鍵字，synchronized是內(nèi)置的語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)；

2）synchronized在發(fā)生異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)釋放線程占有的鎖，因此不會(huì)導(dǎo)致死鎖現(xiàn)象發(fā)生；而Lock在發(fā)生異常時(shí)，如果沒(méi)有主動(dòng)通過(guò)unLock()去釋放鎖，則很可能造成死鎖現(xiàn)象，因此使用Lock時(shí)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synchronized卻不行，使用synchronized時(shí)，等待的線程會(huì)一直等待下去，不能夠響應(yīng)中斷；

4）通過(guò)Lock可以知道有沒(méi)有成功獲取鎖，而synchronized卻無(wú)法辦到。

5）Lock可以提高多個(gè)線程進(jìn)行讀操作的效率。

在性能上來(lái)說(shuō)，如果競(jìng)爭(zhēng)資源不激烈，兩者的性能是差不多的，而當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)資源非常激烈時(shí)（即有大量線程同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)），此時(shí)Lock的性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于synchronized。所以說(shuō)，在具體使用時(shí)要根據(jù)適當(dāng)情況選擇。

2.3鎖的相關(guān)概念介紹

在前面介紹了Lock的基本使用，這一節(jié)來(lái)介紹一下與鎖相關(guān)的幾個(gè)概念。

2.3.1.可重入鎖

如果鎖具備可重入性，則稱(chēng)作為可重入鎖。像synchronized和ReentrantLock都是可重入鎖，可重入性在我看來(lái)實(shí)際上表明了鎖的分配機(jī)制：基于線程的分配，而不是基于方法調(diào)用的分配。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，當(dāng)一個(gè)線程執(zhí)行到某個(gè)synchronized方法時(shí)，比如說(shuō)method1，而在method1中會(huì)調(diào)用另外一個(gè)synchronized方法method2，此時(shí)線程不必重新去申請(qǐng)鎖，而是可以直接執(zhí)行方法method2。

看下面這段代碼就明白了：

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

上述代碼中的兩個(gè)方法method1和method2都用synchronized修飾了，假如某一時(shí)刻，線程A執(zhí)行到了method1，此時(shí)線程A獲取了這個(gè)對(duì)象的鎖，而由于method2也是synchronized方法，假如synchronized不具備可重入性，此時(shí)線程A需要重新申請(qǐng)鎖。但是這就會(huì)造成一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)榫€程A已經(jīng)持有了該對(duì)象的鎖，而又在申請(qǐng)獲取該對(duì)象的鎖，這樣就會(huì)線程A一直等待永遠(yuǎn)不會(huì)獲取到的鎖。

而由于synchronized和Lock都具備可重入性，所以不會(huì)發(fā)生上述現(xiàn)象。

2.3.2.可中斷鎖

可中斷鎖：顧名思義，就是可以相應(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(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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lockInterruptibly()的用法時(shí)已經(jīng)體現(xiàn)了Lock的可中斷性。

2.3.3.公平鎖

公平鎖即盡量以請(qǐng)求鎖的順序來(lái)獲取鎖。比如同是有多個(gè)線程在等待一個(gè)鎖，當(dāng)這個(gè)鎖被釋放時(shí)，等待時(shí)間最久的線程（最先請(qǐng)求的線程）會(huì)獲得該所，這種就是公平鎖。

非公平鎖即無(wú)法保證鎖的獲取是按照請(qǐng)求鎖的順序進(jìn)行的。這樣就可能導(dǎo)致某個(gè)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(wú)法保證等待的線程獲取鎖的順序。

而對(duì)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。

看一下這2個(gè)類(lèi)的源代碼就清楚了：

image.png

　在ReentrantLock中定義了2個(gè)靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)，一個(gè)是NotFairSync，一個(gè)是FairSync，分別用來(lái)實(shí)現(xiàn)非公平鎖和公平鎖。

我們可以在創(chuàng)建ReentrantLock對(duì)象時(shí)，通過(guò)以下方式來(lái)設(shè)置鎖的公平性：

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);

如果參數(shù)為true表示為公平鎖，為fasle為非公平鎖。默認(rèn)情況下，如果使用無(wú)參構(gòu)造器，則是非公平鎖。

image.png

另外在ReentrantLock類(lèi)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(dāng)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(lèi)似的方法，同樣也可以設(shè)置為公平鎖和非公平鎖。不過(guò)要記住，ReentrantReadWriteLock并未實(shí)現(xiàn)Lock接口，它實(shí)現(xiàn)的是ReadWriteLock接口。

2.3.4.讀寫(xiě)鎖

讀寫(xiě)鎖將對(duì)一個(gè)資源（比如文件）的訪問(wèn)分成了2個(gè)鎖，一個(gè)讀鎖和一個(gè)寫(xiě)鎖。

正因?yàn)橛辛俗x寫(xiě)鎖，才使得多個(gè)線程之間的讀操作不會(huì)發(fā)生沖突。

ReadWriteLock就是讀寫(xiě)鎖，它是一個(gè)接口，ReentrantReadWriteLock實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口。

可以通過(guò)readLock()獲取讀鎖，通過(guò)writeLock()獲取寫(xiě)鎖。

上面已經(jīng)演示過(guò)了讀寫(xiě)鎖的使用方法，在此不再贅述。