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learn.lianglianglee.com/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/23 Lock 有哪几个常用方法？分别有什么用？.md.html
周伟 0f006e4e9b add
2022-05-11 18:57:05 +08:00

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<title>23 Lock 有哪几个常用方法？分别有什么用？.md.html</title>
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<p id="tip" align="center"></p>
<div><h1>23 Lock 有哪几个常用方法？分别有什么用？</h1>
<p>本课时我们主要讲解 Lock 有哪几种常用的方法，以及它们分别都是干什么用的。</p>
<h3>简介</h3>
<p>Lock 接口是 Java 5 引入的，最常见的实现类是 ReentrantLock，可以起到“锁”的作用。</p>
<p>Lock 和 synchronized 是两种最常见的锁，锁是一种工具，用于控制对共享资源的访问，而 Lock 和 synchronized 都可以达到线程安全的目的，但是在使用上和功能上又有较大的不同。所以 Lock 并不是用来代替 synchronized 的，而是当使用 synchronized 不合适或不足以满足要求的时候，Lock 可以用来提供更高级功能的。</p>
<p>通常情况下，Lock 只允许一个线程来访问这个共享资源。不过有的时候，一些特殊的实现也可允许并发访问，比如 ReadWriteLock 里面的 ReadLock。</p>
<h3>方法纵览</h3>
<p>我们首先看下 Lock 接口的各个方法，如代码所示。</p>
<pre><code class="language-java">public interface Lock {
void lock();
void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
boolean tryLock();
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
void unlock();
Condition newCondition();
}
</code></pre>
<p>我们可以看到与 Lock 接口加解锁相关的主要有 5 个方法，我们接下来重点分析这 5 种方法的作用和用法，这 5 种方法分别是 lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit) 和 lockInterruptibly()、unlock()。</p>
<h3>lock() 方法</h3>
<p>在 Lock 接口中声明了 4 种方法来获取锁（lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()），那么这 4 种方法具体有什么区别呢？</p>
<p>首先，lock() 是最基础的获取锁的方法。在线程获取锁时如果锁已被其他线程获取，则进行等待，是最初级的获取锁的方法。</p>
<p>对于 Lock 接口而言，获取锁和释放锁都是显式的，不像 synchronized 那样是隐式的，所以 Lock 不会像 synchronized 一样在异常时自动释放锁（synchronized 即使不写对应的代码也可以释放），lock 的加锁和释放锁都必须以代码的形式写出来，所以使用 lock() 时必须由我们自己主动去释放锁，因此最佳实践是执行 lock() 后，首先在 try{} 中操作同步资源，如果有必要就用 catch{} 块捕获异常，然后在 finally{} 中释放锁，以保证发生异常时锁一定被释放，示例代码如下所示。</p>
<pre><code class="language-java">Lock lock = ...;
lock.lock();
try{
//获取到了被本锁保护的资源，处理任务
//捕获异常
}finally{
lock.unlock(); //释放锁
}
</code></pre>
<p>在这段代码中我们创建了一个 Lock，并且用 Lock 方法加锁，然后立刻在 try 代码块中进行相关业务逻辑的处理，如果有需要还可以进行 catch 来捕获异常，但是最重要的是 finally，大家一定不要忘记在 finally 中添加 unlock() 方法，以便保障锁的绝对释放。</p>
<p>如果我们不遵守在 finally 里释放锁的规范，就会让 Lock 变得非常危险，因为你不知道未来什么时候由于异常的发生，导致跳过了 unlock() 语句，使得这个锁永远不能被释放了，其他线程也无法再获得这个锁，这就是 Lock 相比于 synchronized 的一个劣势，使用 synchronized 时不需要担心这个问题。</p>
<p>与此同时，lock() 方法不能被中断，这会带来很大的隐患：一旦陷入死锁，lock() 就会陷入永久等待，所以一般我们用 tryLock() 等其他更高级的方法来代替 lock()，下面我们就看一看 tryLock() 方法。</p>
<h3>tryLock()</h3>
<p>tryLock() 用来尝试获取锁，如果当前锁没有被其他线程占用，则获取成功，返回 true，否则返回 false，代表获取锁失败。相比于 lock()，这样的方法显然功能更强大，我们可以根据是否能获取到锁来决定后续程序的行为。</p>
<p>因为该方法会立即返回，即便在拿不到锁时也不会一直等待，所以通常情况下，我们用 if 语句判断 tryLock() 的返回结果，根据是否获取到锁来执行不同的业务逻辑，典型使用方法如下。</p>
<pre><code class="language-java">Lock lock = ...;
if(lock.tryLock()) {
try{
//处理任务
}finally{
lock.unlock(); //释放锁
}
}else {
//如果不能获取锁，则做其他事情
}
</code></pre>
<p>我们创建 lock() 方法之后使用 tryLock() 方法并用 if 语句判断它的结果，如果 if 语句返回 true，就使用 try finally 完成相关业务逻辑的处理，如果 if 语句返回 false 就会进入 else 语句，代表它暂时不能获取到锁，可以先去做一些其他事情，比如等待几秒钟后重试，或者跳过这个任务，有了这个强大的 tryLock() 方法我们便可以解决死锁问题，代码如下所示。</p>
<pre><code class="language-java"> public void tryLock(Lock lock1, Lock lock2) throws InterruptedException {
while (true) {
if (lock1.tryLock()) {
try {
if (lock2.tryLock()) {
try {
System.out.println(&quot;获取到了两把锁，完成业务逻辑&quot;);
return;
} finally {
lock2.unlock();
}
}
} finally {
lock1.unlock();
}
} else {
Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
}
}
}
</code></pre>
<p>如果代码中我们不用 tryLock() 方法，那么便可能会产生死锁，比如有两个线程同时调用这个方法，传入的 lock1 和 lock2 恰好是相反的，那么如果第一个线程获取了 lock1 的同时，第二个线程获取了 lock2，它们接下来便会尝试获取对方持有的那把锁，但是又获取不到，于是便会陷入死锁，但是有了 tryLock() 方法之后，我们便可以避免死锁的发生，首先会检测 lock1 是否能获取到，如果能获取到再尝试获取 lock2，但如果 lock1 获取不到也没有关系，我们会在下面进行随机时间的等待，这个等待的目标是争取让其他的线程在这段时间完成它的任务，以便释放其他线程所持有的锁，以便后续供我们使用，同理如果获取到了 lock1 但没有获取到 lock2，那么也会释放掉 lock1，随即进行随机的等待，只有当它同时获取到 lock1 和 lock2 的时候，才会进入到里面执行业务逻辑，比如在这里我们会打印出“获取到了两把锁，完成业务逻辑”，然后方法便会返回。</p>
<h3>tryLock(long time, TimeUnit unit)</h3>
<p>tryLock() 的重载方法是 tryLock(long time, TimeUnit unit)，这个方法和 tryLock() 很类似，区别在于 tryLock(long time, TimeUnit unit) 方法会有一个超时时间，在拿不到锁时会等待一定的时间，如果在时间期限结束后，还获取不到锁，就会返回 false；如果一开始就获取锁或者等待期间内获取到锁，则返回 true。</p>
<p>这个方法解决了 lock() 方法容易发生死锁的问题，使用 tryLock(long time, TimeUnit unit) 时，在等待了一段指定的超时时间后，线程会主动放弃这把锁的获取，避免永久等待；在等待的期间，也可以随时中断线程，这就避免了死锁的发生。本方法和下面介绍的 lockInterruptibly() 是非常类似的，让我们来看一下 lockInterruptibly() 方法。</p>
<h3>lockInterruptibly()</h3>
<p>这个方法的作用就是去获取锁，如果这个锁当前是可以获得的，那么这个方法会立刻返回，但是如果这个锁当前是不能获得的（被其他线程持有），那么当前线程便会开始等待，除非它等到了这把锁或者是在等待的过程中被中断了，否则这个线程便会一直在这里执行这行代码。一句话总结就是，除非当前线程在获取锁期间被中断，否则便会一直尝试获取直到获取到为止。</p>
<p>顾名思义，lockInterruptibly() 是可以响应中断的。相比于不能响应中断的 synchronized 锁，lockInterruptibly() 可以让程序更灵活，可以在获取锁的同时，保持对中断的响应。我们可以把这个方法理解为超时时间是无穷长的 tryLock(long time, TimeUnit unit)，因为 tryLock(long time, TimeUnit unit) 和 lockInterruptibly() 都能响应中断，只不过 lockInterruptibly() 永远不会超时。</p>
<p>这个方法本身是会抛出 InterruptedException 的，所以使用的时候，如果不在方法签名声明抛出该异常，那么就要写两个 try 块，如下所示。</p>
<pre><code class="language-java"> public void lockInterruptibly() {
try {
lock.lockInterruptibly();
try {
System.out.println(&quot;操作资源&quot;);
} finally {
lock.unlock();
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
</code></pre>
<p>在这个方法中我们首先执行了 lockInterruptibly 方法，并且对它进行了 try catch 包装，然后同样假设我们能够获取到这把锁，和之前一样，就必须要使用 try finall 来保障锁的绝对释放。</p>
<h3>unlock()</h3>
<p>最后要介绍的方法是 unlock() 方法，是用于解锁的，u方法比较简单，对于 ReentrantLock 而言，执行 unlock() 的时候，内部会把锁的“被持有计数器”减 1，直到减到 0 就代表当前这把锁已经完全释放了，如果减 1 后计数器不为 0，说明这把锁之前被“重入”了，那么锁并没有真正释放，仅仅是减少了持有的次数。</p>
</div>
</div>
<div>
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</div>
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</div>
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</div>
</div>
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</div>
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