Java并发编程之显示锁ReentrantLock和ReadWriteLock读写锁

在Java5.0之前,只有synchronized(内置锁)和volatile. Java5.0后引入了显示锁ReentrantLock.

ReentrantLock概况

ReentrantLock是可重入的锁,它不同于内置锁, 它在每次使用都需要显示的加锁和解锁, 而且提供了更高级的特性:公平锁, 定时锁, 有条件锁, 可轮询锁, 可中断锁. 可以有效避免死锁的活跃性问题.ReentrantLock实现了

Lock接口:

  public interface Lock {
          //阻塞直到获得锁或者中断
          void lock();

          //阻塞直到获得锁或者中断抛异常
          void lockInterruptibly() throws InterruptedException;

          //只有锁可用时才获得,否则直接返回
          boolean tryLock();

          //只有锁在指定时间内可用时才获得,否则直接返回,中断时抛异常
          boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

          void unlock();

          //返回一个绑定在这个锁上的条件
          Condition newCondition();
  }

Lock使用

        Lock lock = new ReentrantLock();
        lock.lock();
        try{
            //更新对象状态
        }finally{
            //这里注意,一定要有finally代码块去解锁
            //否则容易造成死锁等活跃性问题
            lock.unlock();
        }
 

ReentrantLock特性

轮询锁的和定时锁

可轮询和可定时的锁请求是通过tryLock()方法实现的,和无条件获取锁不一样. ReentrantLock可以有灵活的容错机制.死锁的很多情况是由于顺序锁引起的, 不同线程在试图获得锁的时候阻塞,并且不释放自己已经持有的锁, 最后造成死锁. tryLock()方法在试图获得锁的时候,如果该锁已经被其它线程持有,则按照设置方式立刻返回,而不是一直阻塞等下去,同时在返回后释放自己持有的锁.可以根据返回的结果进行重试或者取消,进而避免死锁的发生.

公平性

ReentrantLock构造函数中提供公平性锁和非公平锁（默认）两种选择。所谓公平锁，线程将按照他们发出请求的顺序来获取锁，不允许插队；但在非公平锁上，则允许插队：当一个线程发生获取锁的请求的时刻，如果这个锁是可用的，那这个线程将跳过所在队列里等待线程并获得锁。我们一般希望所有锁是非公平的。因为当执行加锁操作时，公平性将讲由于线程挂起和恢复线程时开销而极大的降低性能。考虑这么一种情况：A线程持有锁，B线程请求这个锁，因此B线程被挂起；A线程释放这个锁时，B线程将被唤醒，因此再次尝试获取锁；与此同时，C线程也请求获取这个锁，那么C线程很可能在B线程被完全唤醒之前获得、使用以及释放这个锁。这是种双赢的局面，B获取锁的时刻（B被唤醒后才能获取锁）并没有推迟，C更早地获取了锁，并且吞吐量也获得了提高。在大多数情况下，非公平锁的性能要高于公平锁的性能。

可中断获锁获取操作

lockInterruptibly方法能够在获取锁的同时保持对中断的响应，因此无需创建其它类型的不可中断阻塞操作。

读写锁ReadWriteLock

ReentrantLock是一种标准的互斥锁，每次最多只有一个线程能持有锁。读写锁不一样，暴露了两个Lock对象，其中一个用于读操作，而另外一个用于写操作。

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();
}

可选择实现：

1.释放优先
2.读线程插队
3.重入性
4.降级
5.升级

ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口，构造器提供了公平锁和非公平锁两种创建方式。读写锁适用于读多写少的情况，可以实现更好的并发性。
 
示例

public class ReadWriteMap<K, V> {
    private Map<K, V> map;
    private final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    private final Lock readLock = lock.readLock();
    private final Lock writeLock = lock.writeLock();

    public ReadWriteMap(Map<K, V> map) {
        this.map = map;
    }

    public V get(K key) {
        readLock.lock();
        try {
            return map.get(key);
        } finally {
            readLock.unlock();
        }
    }

    public void put(K key, V value) {
        writeLock.lock();
        try {
            map.put(key, value);
        } finally {
            writeLock.unlock();
        }
    }
}