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Lock锁的方法使用

1 Lock

通过查看 Lock 的源码可知，Lock 是一个 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();
}

下面来逐个讲述Lock接口中每个方法的使用，lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用来获取锁的。unLock()方法是用来释放锁的。newCondition()这个方法暂且不在此讲述，会在后面的线程协作一文中讲述。

1.1 lock() 方法

lock() 方法是平常使用得最多的一个方法，就是用来获取锁 。如果锁已被其他线程获取，则进行等待 。

如果采用 Lock，必须 主动去释放锁，并且在发生异常时，不会自动释放锁。因此一般来说，使用 Lock 必须在 try{}catch{}块 中进行，并且 将释放锁的操作放在 finally块 中进行，以保证锁一定被被释放，防止死锁的发生。
通常使用Lock来进行同步的话，是以下面这种形式去使用的：

Lock lock = ...;
lock.lock();
try{

    //处理任务
}catch(Exception ex){

} finally{

   lock.unlock();   //释放锁
}
1.2 tryLock()方法与 tryLock(long time, TimeUnit unit)方法

tryLock() 方法是有返回值的，它表示用来 尝试获取锁，如果获取 成功，则返回 true，如果获取 失败（即锁已被其他线程获取），则返回 false，也就说这个方法无论如何都会 立即返回 。在拿不到锁时不会一直在那等待 。

tryLock(long time, TimeUnit unit)方法 和 tryLock()方法是类似的，只不过区别在于这个方法 在拿不到锁时会等待一定的时间 ，在时间期限之内如果还拿不到锁，就返回 false 。如果如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁，则返回true。

一般情况下通过tryLock来获取锁时是这样使用的：

Lock lock = ...;
if(lock.tryLock()) {

   try{

      //处理任务
   }catch(Exception ex){

   } finally{

      lock.unlock();   //释放锁
   }   
} else {

   //如果不能获取锁，则直接做其他事情
}
1.3 lockInterruptibly() 方法

lockInterruptibly() 方法比较特殊，当通过这个方法去获取锁时，如果线程 正在等待获取锁，则这个线程 能够响应中断，即中断线程的等待状态。也就使说，当两个线程同时通过 lock.lockInterruptibly() 想获取某个锁时，假若此时 线程A 获取到了锁，而 线程B 只有在等待，那么对 线程B 调用threadB.interrupt() 方法能够 中断线程B的等待过程 。

由于 lockInterruptibly() 的声明中抛出了异常，所以lock.lockInterruptibly() 必须放在 try块 中或者在调用 lockInterruptibly() 的方法外声明抛出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，当一个线程获取了锁之后，是不会被interrupt()方法中断的。因为本身 单独调用interrupt()方法不能中断正在运行过程中的线程，只能中断阻塞过程中的线程。
因此当通过 lockInterruptibly() 方法获取某个锁时，如果不能获取到，只有进行等待的情况下，是可以响应中断的 。
而用 synchronized 修饰的话，当一个线程处于等待某个锁的状态，是无法被中断的，只有一直等待下去。

2 ReentrantLock

ReentrantLock，意思是“可重入锁”，ReentrantLock是 唯一实现了Lock接口的类 ，并且ReentrantLock提供了更多的方法。下面通过一些实例看具体看一下如何使用ReentrantLock。

2.1 lock() 的 正确使用方法
public class LockTest {

    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();

    public static void main(String[] args) {

        final LockTest test = new LockTest();

        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();  // //注意这个地方
        lock.lock();
        try{

            System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
            for(int i=0;i<5;i++){

                arrayList.add(i);
            }
        } catch (Exception e){

        }finally {

            System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
            lock.unlock();
        }
    }
}

输出结果：

Thread-0得到了锁
Thread-1得到了锁
Thread-0释放了锁
Thread-1释放了锁

第二个线程怎么会在第一个线程释放锁之前得到了锁？原因在于，在 insert 方法中的 lock变量 是局部变量 ，每个线程执行该方法时都会 保存一个副本，那么理所当然每个线程执行到 lock.lock() 处获取的是 不同的锁 ，所以就不会发生冲突。
知道了原因改起来就比较容易了，只需要将lock声明为类的属性即可。

public class LockTest {

    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    private Lock lock = new ReentrantLock();    //注意这个地方

    public static void main(String[] args) {

        final LockTest test = new LockTest();

        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()+"得到了锁");
            for(int i=0;i<5;i++){

                arrayList.add(i);
            }
        } catch (Exception e){

        }finally {

            System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
            lock.unlock();
        }
    }
}

这样就是正确的方法了

2.2 tryLock()的使用方法
public class LockTest {

    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    private Lock lock = new ReentrantLock();    //注意这个地方

    public static void main(String[] args) {

        final LockTest test = new LockTest();

        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() + "得到了锁");
                for (int i = 0; i < 5; i++) {

                    arrayList.add(i);
                }
            } catch (Exception e) {

            } finally {

                System.out.println(thread.getName() + "释放了锁");
                lock.unlock();
            }
        } else{

            System.out.println(thread.getName()+"获取锁失败");
        }
    }
}

输出结果：

Thread-0得到了锁
Thread-1获取锁失败
Thread-0释放了锁
2.3 lockInterruptibly() 响应中断的使用方法
public class LockInterruptTest {

    private Lock lock = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) {

        LockInterruptTest test = new LockInterruptTest();
        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{

        // 注意，如果需要正确中断等待锁的线程，必须将获取锁放在外面，然后将InterruptedException抛出
        lock.lockInterruptibly();
        try{

            System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            for(; ;){

                if(System.currentTimeMillis() - startTime >= Integer.MAX_VALUE)
                    break;
            }
        } finally {

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行finally");
            lock.unlock();
            System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
        }
    }
}

class MyThread extends Thread {

    private LockInterruptTest test = null;

    public MyThread(LockInterruptTest test){

        this.test = test;
    }
    public void run(){

        try{

            test.insert(Thread.currentThread());
        } catch (InterruptedException e){

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"被中断");
        }
    }
}

运行之后，发现thread2能够被正确中断。

3 ReadWriteLock

ReadWriteLock也是一个接口，在它里面只定义了两个方法：

public interface ReadWriteLock {

    Lock readLock();
    Lock writeLock();
}

一个用来获取读锁，一个用来获取写锁。也就是说 将文件的读写操作分开 ，分成2个锁来分配给线程，从而 使得多个线程可以同时进行读操作 。下面的ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。

4 ReentrantReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock里面提供了很多丰富的方法，不过最主要的有两个方法：readLock() 和writeLock() 用来获取 读锁 和 写锁 。
下面通过几个例子来看一下ReentrantReadWriteLock具体用法。
假如有多个线程要同时进行读操作的话，先看一下 synchronized 达到的效果：

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()+"正在进行读操作");
      }
      System.out.println(thread.getName()+"读操作完毕");
   }
}

这段程序的输出结果会是，直到thread1执行完读操作之后，才会打印thread2执行读操作的信息。

Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0读操作完毕
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1读操作完毕

而改成用 读写锁 的话：

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()+"正在进行读操作");
      }
         System.out.println(thread.getName()+"读操作完毕");
      } finally {

        rwl.readLock().unlock();
   }
}

此时打印效果为：

Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0读操作完毕
Thread-1读操作完毕

说明thread1和thread2在同时进行读操作。这样就大大提升了读操作的效率。

不过要注意的是，如果有一个线程已经占用了读锁，则此时其他线程如果要申请写锁，则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。如果有一个线程已经占用了写锁，则此时其他线程如果申请写锁或者读锁，则申请的线程会一直等待释放写锁。
只有读操作和读操作是不冲突的，读写，写写，都是冲突的。

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