Java中Lock锁接口和实现类详解

1. Lock接口

public interface Lock {}

• 提供更多实用性方法，功能更强大、性能更优越。
  常用方法：
  ① void lock() // 获取锁，如锁被占用，则等待
  ② boolean trylock() // 尝试获取锁（成功true，失败false，不阻塞）
  ③ void unlock() // 释放锁

2. ReentrantLock类(重入锁/递归锁) - Lock接口实现类

public class ReentrantLock extends Object implements Lock, Serializable

• Lock接口的实现类，与synchronized一样具有互斥锁功能。
  注意：
  1）使用Lock，需要显式的获取锁和释放锁；
  2）为了避免拿到锁的线程在运行期间出现异常，导致程序终止没有释放锁！应用try-finally来保证无论是否出现异常，最终必须释放锁；
  3）ReentrantLock为重入锁，避免递归，如果必须递归，必须正确控制退出条件。
  (此锁支持同一线程的2147483647个递归锁的最大值。试图在Error超过这个限制的结果将从锁定的方法。)

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class TestLocks {
      public static void main(String[] args) {
            Test obj = new Test();
            Thread t1 = new Thread(new MyTask(obj));
            Thread t2 = new Thread(new MyTask2(obj));
            
            t1.start();
            t2.start();
      }
}
class Test{
      Lock lock = new ReentrantLock(); // 可重入锁
      public void method() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入上锁的方法中...");
            try {
                  lock.lock(); // 获取锁（显式）
                  try {
                        Thread.sleep(2000);
                  } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                  }
                  //method(); //不要出现无穷递归，容易内存溢出导致锁一直没有释放。
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName() +  "退出上锁的方法中...");
            } finally {
                  lock.unlock(); // 释放锁（显式） + 切记finally释放资源
            }
      }
}
class MyTask implements Runnable {
      Test obj;
      public MyTask(Test obj) {
            super();
            this.obj = obj;
      }
      @Override
      public void run() {
            obj.method();
      }
}
class MyTask2 implements Runnable {
      Test obj;
      public MyTask2(Test obj) {
            super();
            this.obj = obj;
      }
      @Override
      public void run() {
            obj.method();
      }
}

3. ReentrantReadWriteLock类(读写锁) - ReadWriteLock接口实现类

public class ReentrantReadWriteLock extends Object implements ReadWriteLock, Serializable

• 一种支持一写多读的同步锁，读写分离，可分别分配读锁、写锁；
• 支持多次分配读锁，使多个读操作可以并发执行（写锁同步，读锁异步）。
  互斥规则：
  ① 写-写：互斥，阻塞；
  ② 读-写：互斥，读阻塞写、写阻塞读；
  ③ 读-读：不互斥、不阻塞；
• 在读操作远远高于写操作的环境下，可在保证线程安全的情况下，提高运行效率。

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock.ReadLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock.WriteLock;
public class TestReadWriteLock {
      public static void main(String[] args) {
            Student s = new Student();
            ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(20);
            WriteTask write = new WriteTask(s);
            ReadTask read = new ReadTask(s);
            
            long start = System.currentTimeMillis();
            es.submit(write);
            es.submit(write);
            
            for (int i = 1; i <= 18; i++) {
                  es.submit(read);
            }
            
            es.shutdown();
            while(true) {
                  System.out.println("结束了吗？");
                  if (es.isTerminated() == true) {
                        break;
                  }
            }
            
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("运行时间：" + (end-start));
      }
}
class WriteTask implements Callable<Object> {
      Student stu;
      public WriteTask(Student stu) {
            this.stu = stu;
      }
      @Override
      public Object call() throws Exception {
            this.stu.setAge(20);
            return null;
      }
}
class ReadTask implements Callable<Object> {
      Student stu;
      public ReadTask(Student stu) {
            this.stu = stu;
      }
      @Override
      public Object call() throws Exception {
            this.stu.getAge();
            return null;
      }
}
class Student {
      private int age;
      //Lock lock = new ReentrantLock(); // 读写情况下都加锁，性能过低！
      ReentrantReadWriteLock rrwl = new ReentrantReadWriteLock(); // 有两把锁
      ReadLock read = rrwl.readLock(); // 读锁 - 内部类
      WriteLock write = rrwl.writeLock(); // 写锁 - 内部类
      // 赋值：写操作
      public void setAge(int age) throws InterruptedException {
            //lock.lock();
            write.lock();
            try {
                  Thread.sleep(1000);
                  this.age = age;
            } finally {
                  //lock.unlock();
                  write.unlock();
            }
      }
      // 取值：读操作
      public int getAge() throws InterruptedException {
            //lock.lock();
            read.lock();
            try {
                  Thread.sleep(1000);
                  return this.age;
            } finally {
                  //lock.unlock();
                  read.lock();
            }
      }
}
// Lock互斥锁运行时间20034毫秒，ReadWriteLock读写锁运行时间3004毫秒