JUC - ReentrantLock 的基本用法 以及 lock()、tryLock()、lockInterruptibly()的区别

ReentrantLock 与 synchronized对比

最近有在阅读Java并发编程实战这本书，又看到了ReentrantLock和synchronized的对比，发现自己以前对于RenntrantLock的理解很片面，特此做一番总结，如果有总结不到位的，欢迎指出

java.util.concurrent.locks 
接口 Lock

所有已知实现类：

ReentrantLock, ReentrantReadWriteLock.ReadLock, ReentrantReadWriteLock.WriteLock

为什么需要Lock?

java.util.concurrent.locks 
接口 Lock

所有已知实现类：

ReentrantLock, ReentrantReadWriteLock.ReadLock, ReentrantReadWriteLock.WriteLock

Lock提供了一种如条件的、可轮询的、定时的以及可以终端的获取锁的操作，所有的加锁方式和解锁方式都是显式的。

public class Lock {
    private boolean locked = false;

    public Lock() {
    }

    public final synchronized void lock() throws InterruptedException {
        while(this.locked) {
            this.wait();
        }

        this.locked = true;
    }

    public final synchronized void unlock() {
        this.locked = false;
        this.notifyAll();
    }
}

Lock是JAVA5.0出现的，它的出现并不是为了替代synchronized，而是在synchronized不适用的时候使用。

那么synchronized有什么局限性呢？

• 无法中断一个正在获取锁的线程

当一个线程想获取已经被其他线程持有的锁时，就会发生堵塞，假设已经持有锁的线程一直不释放锁，那么线程就会一直等待下去。

• 无法指定获得锁的等待时间

比如，想要A线程执行某个操作，想在指定时间内A线程没有获取到锁就返回。synchronized是做不到的。

相同点:

• 独占锁: 一次只允许一个线程访问
• 可重入锁： 一个线程可重复获得自己已获得锁，不会发生死锁。简单来说，递归的时候不会发生死锁

不同点:

• Lock不是java内置的，synchronized是JVM内置的，因此是内置特性。
• 释放锁的方式:
  • Lock 必须要在finally中手动释放锁
  • synchronized 会根据锁区域代码自动执行完毕，或者发生异常，JVM会自动释放锁
• 公平:
  • Lock是可公平可不公平锁
  • synchronized是不公平锁　　　　　　　　

ReentrantLock的使用：

基本使用　

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

• lock： 调用后一直阻塞直到获得锁。

package com.amber;

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

public class TestReentrantLock {
    Lock lock = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) {
        TestReentrantLock testReentrantLock = new TestReentrantLock();
        new Thread(() -> {
            try {
                testReentrantLock.testConcurrency(Thread.currentThread());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "线程1").start();

        new Thread(() -> {
            try {
                testReentrantLock.testConcurrency(Thread.currentThread());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "线程2").start();
    }

    private void testConcurrency(Thread thread) throws InterruptedException {
        //获取锁成功返回true，如果获取失败，等待2S，规定时间内还是没有获得锁，那么就返回false
        if (lock.tryLock( 2000, TimeUnit.MICROSECONDS)) {
            try {
                System.out.println(thread.getName() + " :  " + "获取锁");
                Thread.sleep(3000);
            } finally {
                System.out.println(thread.getName() + "释放锁");
                lock.unlock(); //一定记得要释放锁
            }
        } else {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + "等待了，没有获取锁");
        }
    }
}

• tryLock:拿到锁返回true，否则false；带有时间限制的tryLock(long time, TimeUnit timeUnit),拿不到锁，就等待一段时间，超时返回false

• lockInterruptibly ：调用后如果没有获取到锁会一直阻塞，阻塞过程中会接受中断信号。

　lockInterruptibly有点难以理解，假设A线程想去获取锁，但是锁被B线程持有，那么A就会发生堵塞。
A堵塞的时候，可以有以下两种方法发生状态改变：

1. A获取锁资源
2. A被其他线程中断:
1. 这里只得被其他线程中断的意思是，C线程调用A线程的interrupt()。那么此时A线程就会被唤醒，处理中断信号。

　　lockInterruptibly是被中断，就由阻塞状态被唤醒去处理中断信号。

在JAVA并发编程实战这本书中还提到了ReentrantLock的一个重要用法，那就是轮询锁。下面是书中的源代码：

 public boolean transferMoney(Account fromAcct, Account toAcct, DollarAmount amount,  long timeout, TimeUnit unit) throws InsufficientFundsException, InterruptedException {
     long fixedDelay = 1;
     long randMod = 2;
     long stopTime = System.nanoTime() + unit.toNanos(timeout);
     while (true) {
         if (fromAcct.lock.tryLock()) {
             try {
                 if (toAcct.lock.tryLock()) { //如果不能同事获得两个锁，那么线程就会释放已经获得的锁。这样可以很有效的解决死锁问题。
                     try {
                         if (fromAcct.getBalance().compareTo(amount) < 0)
                             throw new InsufficientFundsException();
                         else{
                             fromAcct.debit(amount);
                             toAcct.credit(amount);
                             returntrue;
                         }
                     } finally {
                         toAcct.lock.unlock();
                     }
                 }
             } finally {
                 fromAcct.lock.unlock();
             }
         }
         if (System.nanoTime() < stopTime)
             returnfalse;
         NANOSECONDS.sleep(fixedDelay + rnd.nextLong() % randMod);
     }
 }

程序发生死锁的时候，往往只能通过重新启动程序解决。而有时候因为获取锁的时序不一致，很容易发生死锁。根据上述代码第6行和第8行，假设此时我们使用的synochronized内置锁，A线程从cc账号转账到dd账号，B线程从dd账号转账到cc账号，就很容易发生死锁。但是使用tryLock()却可以避免锁顺序造成死锁的问题，

如果线程A、B不能同时获取cc和dd对象的锁，那么就会放弃自己已经获得的锁。