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https://github.com/sunshinelyz/mykit-delay
寫在前面
在Java中提供了synchronized關(guān)鍵字來保證只有一個(gè)線程能夠訪問同步代碼塊。既然已經(jīng)提供了synchronized關(guān)鍵字，那為何在Java的SDK包中，還會(huì)提供Lock接口呢?這是不是重復(fù)造輪子，多此一舉呢?今天，我們就一起來探討下這個(gè)問題。
再造輪子?
既然JVM中提供了synchronized關(guān)鍵字來保證只有一個(gè)線程能夠訪問同步代碼塊，為何還要提供Lock接口呢?這是在重復(fù)造輪子嗎?Java的設(shè)計(jì)者們?yōu)楹我@樣做呢?讓我們一起帶著疑問往下看。
為何提供Lock接口?
很多小伙伴可能會(huì)聽說過，在Java 1.5版本中，synchronized的性能不如Lock，但在Java 1.6版本之后，synchronized做了很多優(yōu)化，性能提升了不少。那既然synchronized關(guān)鍵字的性能已經(jīng)提升了，那為何還要使用Lock呢?
如果我們向更深層次思考的話，就不難想到了：我們使用synchronized加鎖是無法主動(dòng)釋放鎖的，這就會(huì)涉及到死鎖的問題。
死鎖問題
如果要發(fā)生死鎖，則必須存在以下四個(gè)必要條件，四者缺一不可。
互斥條件
在一段時(shí)間內(nèi)某資源僅為一個(gè)線程所占有。此時(shí)若有其他線程請(qǐng)求該資源，則請(qǐng)求線程只能等待。
不可剝奪條件
線程所獲得的資源在未使用完畢之前，不能被其他線程強(qiáng)行奪走，即只能由獲得該資源的線程自己來釋放(只能是主動(dòng)釋放)。
請(qǐng)求與保持條件
線程已經(jīng)保持了至少一個(gè)資源，但又提出了新的資源請(qǐng)求，而該資源已被其他線程占有，此時(shí)請(qǐng)求線程被阻塞，但對(duì)自己已獲得的資源保持不放。
循環(huán)等待條件
在發(fā)生死鎖時(shí)必然存在一個(gè)進(jìn)程等待隊(duì)列{P1,P2,…,Pn},其中P1等待P2占有的資源，P2等待P3占有的資源，…，pn等待p1占有的資源，形成一個(gè)進(jìn)程等待環(huán)路，環(huán)路中每一個(gè)進(jìn)程所占有的資源同時(shí)被另一個(gè)申請(qǐng)，也就是前一個(gè)進(jìn)程占有后一個(gè)進(jìn)程所深情地資源。
synchronized的局限性
如果我們的程序使用synchronized關(guān)鍵字發(fā)生了死鎖時(shí)，synchronized關(guān)鍵是是無法破壞“不可剝奪”這個(gè)死鎖的條件的。這是因?yàn)閟ynchronized申請(qǐng)資源的時(shí)候， 如果申請(qǐng)不到， 線程直接進(jìn)入阻塞狀態(tài)了， 而線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)， 啥都干不了， 也釋放不了線程已經(jīng)占有的資源。
然而，在大部分場(chǎng)景下，我們都是希望“不可剝奪”這個(gè)條件能夠被破壞。也就是說對(duì)于“不可剝奪”這個(gè)條件，占用部分資源的線程進(jìn)一步申請(qǐng)其他資源時(shí)， 如果申請(qǐng)不到， 可以主動(dòng)釋放它占有的資源， 這樣不可剝奪這個(gè)條件就破壞掉了。
如果我們自己重新設(shè)計(jì)鎖來解決synchronized的問題，我們?cè)撊绾卧O(shè)計(jì)呢?
解決問題
了解了synchronized的局限性之后，如果是讓我們自己實(shí)現(xiàn)一把同步鎖，我們?cè)撊绾卧O(shè)計(jì)呢?也就是說，我們?cè)谠O(shè)計(jì)鎖的時(shí)候，要如何解決synchronized的局限性問題呢?這里，我覺得可以從三個(gè)方面來思考這個(gè)問題。
(1)能夠響應(yīng)中斷。synchronized的問題是， 持有鎖A后， 如果嘗試獲取鎖B失敗， 那么線程就進(jìn)入阻塞狀態(tài)， 一旦發(fā)生死鎖， 就沒有任何機(jī)會(huì)來喚醒阻塞的線程。但如果阻塞狀態(tài)的線程能夠響應(yīng)中斷信號(hào)， 也就是說當(dāng)我們給阻塞的線程發(fā)送中斷信號(hào)的時(shí)候， 能夠喚醒它， 那它就有機(jī)會(huì)釋放曾經(jīng)持有的鎖A。這樣就破壞了不可剝奪條件了。
(2)支持超時(shí)。如果線程在一段時(shí)間之內(nèi)沒有獲取到鎖， 不是進(jìn)入阻塞狀態(tài)， 而是返回一個(gè)錯(cuò)誤， 那這個(gè)線程也有機(jī)會(huì)釋放曾經(jīng)持有的鎖。這樣也能破壞不可剝奪條件。
(3)非阻塞地獲取鎖。如果嘗試獲取鎖失敗， 并不進(jìn)入阻塞狀態(tài)， 而是直接返回， 那這個(gè)線程也有機(jī)會(huì)釋放曾經(jīng)持有的鎖。這樣也能破壞不可剝奪條件。
體現(xiàn)在Lock接口上，就是Lock接口提供的三個(gè)方法，如下所示。
- // 支持中斷的API
- void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
- // 支持超時(shí)的API
- boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
- // 支持非阻塞獲取鎖的API
- boolean tryLock();
lockInterruptibly()
支持中斷。
tryLock()方k
tryLock()方法是有返回值的，它表示用來嘗試獲取鎖，如果獲取成功，則返回true，如果獲取失敗(即鎖已被其他線程獲取)，則返回false，也就說這個(gè)方法無論如何都會(huì)立即返回。在拿不到鎖時(shí)不會(huì)一直在那等待。
tryLock(long time, TimeUnit unit)方法
tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是類似的，只不過區(qū)別在于這個(gè)方法在拿不到鎖時(shí)會(huì)等待一定的時(shí)間，在時(shí)間期限之內(nèi)如果還拿不到鎖，就返回false。如果一開始拿到鎖或者在等待期間內(nèi)拿到了鎖，則返回true。
也就是說，對(duì)于死鎖問題，Lock能夠破壞不可剝奪的條件，例如，我們下面的程序代碼就破壞了死鎖的不可剝奪的條件。
- public class TansferAccount{
- private Lock thisLock = new ReentrantLock();
- private Lock targetLock = new ReentrantLock();
- //賬戶的余額
- private Integer balance;
- //轉(zhuǎn)賬操作
- public void transfer(TansferAccount target, Integer transferMoney){
- boolean isThisLock = thisLock.tryLock();
- if(isThisLock){
- try{
- boolean isTargetLock = targetLock.tryLock();
- if(isTargetLock){
- try{
- if(this.balance >= transferMoney){
- this.balance -= transferMoney;
- target.balance += transferMoney;
- }
- }finally{
- targetLock.unlock
- }
- }
- }finally{
- thisLock.unlock();
- }
- }
- }
- }
例外，Lock下面有一個(gè)ReentrantLock，而ReentrantLock支持公平鎖和非公平鎖。
在使用ReentrantLock的時(shí)候， ReentrantLock中有兩個(gè)構(gòu)造函數(shù)， 一個(gè)是無參構(gòu)造函數(shù)， 一個(gè)是傳入fair參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。fair參數(shù)代表的是鎖的公平策略， 如果傳入true就表示需要構(gòu)造一個(gè)公平鎖， 反之則表示要構(gòu)造一個(gè)非公平鎖。如下代碼片段所示。
- //無參構(gòu)造函數(shù)： 默認(rèn)非公平鎖
- public ReentrantLock() {
- sync = new NonfairSync();
- }
- //根據(jù)公平策略參數(shù)創(chuàng)建鎖
- public ReentrantLock(boolean fair){
- sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
- }
鎖的實(shí)現(xiàn)在本質(zhì)上都對(duì)應(yīng)著一個(gè)入口等待隊(duì)列， 如果一個(gè)線程沒有獲得鎖， 就會(huì)進(jìn)入等待隊(duì)列， 當(dāng)有線程釋放鎖的時(shí)候， 就需要從等待隊(duì)列中喚醒一個(gè)等待的線程。如果是公平鎖， 喚醒的策略就是誰等待的時(shí)間長(zhǎng)， 就喚醒誰， 很公平;如果是非公平鎖， 則不提供這個(gè)公平保證， 有可能等待時(shí)間短的線程反而先被喚醒。 而Lock是支持公平鎖的，synchronized不支持公平鎖。
最后，值得注意的是，在使用Lock加鎖時(shí)，一定要在finally{}代碼塊中釋放鎖，例如，下面的代碼片段所示。
- try{
- lock.lock();
- }finally{
- lock.unlock();
- }
注：其他synchronized和Lock的詳細(xì)說明，小伙伴們自行查閱即可。
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當(dāng)前題目：Java中提供了synchronized，為什么還要提供Lock呢？
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