一、相似之處：Lock鎖 vs Synchronized 代碼塊

Lock鎖是一種類似于synchronized 同步代碼塊的線程同步機(jī)制。從Java 5開始java.util.concurrent.locks引入了若干個(gè)Lock鎖的實(shí)現(xiàn)類，所以通常情況下我們不需要實(shí)現(xiàn)自己的鎖，重要的是需要知道如何使用它們，了解它們實(shí)現(xiàn)背后的原理。

Lock鎖API的基本使用方法和Synchronized 關(guān)鍵字大同小異，代碼如下

Lock lock = new ReentrantLock();  //實(shí)例化鎖
//lock.lock(); //上鎖
boolean locked = lock.tryLock();  //嘗試上鎖
if(locked){
  try {
    //被鎖定的同步代碼塊，同時(shí)只能被一個(gè)線程執(zhí)行
  }finally {
    lock.unlock(); //放在finally代碼塊中，保證鎖一定會(huì)被釋放
  }
}

synchronized(obj){
    //被鎖定的同步代碼塊，同時(shí)只能被一個(gè)線程執(zhí)行
}

Lock鎖使用看上去麻煩一點(diǎn)，但是java默認(rèn)提供了很多Lock鎖，能滿足更多的應(yīng)用場(chǎng)景。比如：基于信號(hào)量加鎖、讀寫鎖等等，關(guān)注我的專欄《java并發(fā)編程》，后續(xù)都會(huì)介紹。

二、Lock接口中的方法

Lock接口實(shí)現(xiàn)方法通常會(huì)維護(hù)一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器=0的時(shí)候資源被釋放，當(dāng)計(jì)數(shù)器大于1的時(shí)候資源被鎖定。

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

• lock() - 調(diào)用該方法會(huì)使鎖定計(jì)數(shù)器增加1，如果此時(shí)共享資源是空閑的，則將鎖交給調(diào)用該方法的線程。
• unlock() - 調(diào)用該方法使鎖定計(jì)數(shù)器減少1，當(dāng)鎖定計(jì)數(shù)器為0時(shí)，資源被釋放。
• tryLock() - 如果該資源是空閑的，那么調(diào)用該方法將返回true，鎖定計(jì)數(shù)器將增加1。如果資源處于被占用狀態(tài)，那么該方法返回false，但是線程將不被阻塞。
• tryLock(long timeout, TimeUnit unit) - 按照該方法嘗試獲得鎖，如果資源此時(shí)被占用，線程在退出前等待一定的時(shí)間段，該時(shí)間段由該方法的參數(shù)定義，以期望在此時(shí)間內(nèi)獲得資源鎖。
• lockInterruptibly() - 如果資源是空閑的，該方法會(huì)獲取鎖，同時(shí)允許線程在獲取資源時(shí)被其他線程打斷。這意味著，如果當(dāng)前線程正在等待一個(gè)鎖，但其他線程要求獲得該鎖，那么當(dāng)前線程將被中斷，并立即返回不會(huì)獲得鎖。

三、不同點(diǎn)：Lock鎖 vs Synchronized 代碼塊

使用synchronized同步塊和使用Lock API 之間還是有一些區(qū)別的

• 一個(gè)synchronized同步塊必須完全包含在一個(gè)方法中 - 但Lock API的lock()和unlock()操作，可以在不同的方法中進(jìn)行
• synchronized同步塊不支持公平性原則，任何線程都可以在釋放后重新獲得鎖，不能指定優(yōu)先級(jí)。但我們可以通過指定fairness 屬性在Lock API中實(shí)現(xiàn)公平的優(yōu)先級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)等待時(shí)間最長(zhǎng)的線程被賦予對(duì)鎖的占有權(quán)。
• 如果一個(gè)線程無法訪問synchronized同步塊，它就會(huì)被阻塞等待。Lock API提供了tryLock()方法，嘗試獲取鎖對(duì)象，獲取到鎖返回true，否則返回false。返回false并不阻塞線程，所以使用該方法可以減少等待鎖的線程的阻塞時(shí)間。

四、鎖的可重入性

”可重入“意味著某個(gè)線程可以安全地多次獲得同一個(gè)鎖對(duì)象，而不會(huì)造成死鎖。

4.1. synchronized鎖的可重入性

下面的代碼synchronized代碼塊嵌套synchronized代碼塊，鎖定同一個(gè)this對(duì)象，不會(huì)產(chǎn)生死鎖。證明synchronized代碼塊針對(duì)同一個(gè)對(duì)象加鎖，是可重入的。

public void testLock(){
    synchronized (this) {
      System.out.println("第1次獲取鎖，鎖對(duì)象是：" + this);
      int index = 1;
      do {
        synchronized (this) {
          System.out.println("第" + (++index) + "次獲取鎖，鎖對(duì)象是：" + this);
        }
      } while (index != 10);
    }
}

上面的這段代碼輸出結(jié)果是

第1次獲取鎖，鎖對(duì)象是：com.example.demo.thread.TestLockReentrant@769c9116
第2次獲取鎖，鎖對(duì)象是：com.example.demo.thread.TestLockReentrant@769c9116
第3次獲取鎖，鎖對(duì)象是：com.example.demo.thread.TestLockReentrant@769c9116
第4次獲取鎖，鎖對(duì)象是：com.example.demo.thread.TestLockReentrant@769c9116
第5次獲取鎖，鎖對(duì)象是：com.example.demo.thread.TestLockReentrant@769c9116
第6次獲取鎖，鎖對(duì)象是：com.example.demo.thread.TestLockReentrant@769c9116
第7次獲取鎖，鎖對(duì)象是：com.example.demo.thread.TestLockReentrant@769c9116
第8次獲取鎖，鎖對(duì)象是：com.example.demo.thread.TestLockReentrant@769c9116
第9次獲取鎖，鎖對(duì)象是：com.example.demo.thread.TestLockReentrant@769c9116
第10次獲取鎖，鎖對(duì)象是：com.example.demo.thread.TestLockReentrant@769c9116

4.2.ReentrantLock可重入鎖

Lock接口的實(shí)現(xiàn)類ReentrantLock，也是可重入鎖。一般來說類名包含Reentrant的Lock接口實(shí)現(xiàn)類實(shí)現(xiàn)的鎖都是可重入的。

public void testLock1(){
  Lock lock = new ReentrantLock();  //實(shí)例化鎖
  lock.lock();  //上鎖
  System.out.println("第1次獲取鎖，鎖對(duì)象是：" + lock);
  try {
    int index = 1;
    do {
      lock.lock();  //上鎖
      try {
        System.out.println("第" + (++index) + "次獲取鎖，鎖對(duì)象是：" + lock);
      }finally {
        lock.unlock();
      }
    } while (index != 10);
  }finally {
    lock.unlock(); //放在finally代碼塊中，保證鎖一定會(huì)被釋放
  }
}

當(dāng)線程第一次獲得鎖的時(shí)候，計(jì)數(shù)器被設(shè)置為1。在解鎖之前，該線程可以再次獲得鎖，每次計(jì)數(shù)器都會(huì)增加1。對(duì)于每一個(gè)解鎖操作，計(jì)數(shù)器被遞減1，當(dāng)計(jì)數(shù)器為0時(shí)鎖定資源被釋放。所以最重要的是：lock(tryLock)要與unlock方法成對(duì)出現(xiàn)，即：在代碼中加鎖一次就必須解鎖一次，否則就死鎖

五、Lock鎖的公平性

Java的synchronized 同步塊對(duì)試圖進(jìn)入它們的線程，被授予訪問權(quán)（占有權(quán)）的優(yōu)先級(jí)順序沒有任何保證。因此如果許多線程不斷爭(zhēng)奪對(duì)同一個(gè)synchronized 同步塊的訪問權(quán)，就有可能有一個(gè)或多個(gè)線程從未被授予訪問權(quán)。這就造成了所謂的 "線程饑餓"。為了避免這種情況，鎖應(yīng)該是公平的。

Lock lock = new ReentrantLock(true);

可重入鎖提供了一個(gè)公平性參數(shù)fairness ，通過該參數(shù)Lock鎖將遵守鎖請(qǐng)求的順序，即在一個(gè)線程解鎖資源后，鎖將被交給等待時(shí)間最長(zhǎng)的線程。這種公平模式是通過在鎖的構(gòu)造函數(shù)中傳遞 "true "來設(shè)置的。

以上就是java并發(fā)編程Lock鎖可重入性與公平性分析的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于并發(fā)Lock鎖可重入性公平性的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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