Java Concurrency

Lock 是 Java API 提供的另一种线程同步机制，它提供了比 synchronized 关键字更为灵活、强大的锁定操作。

锁是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。通常，锁提供了对共享资源的独占访问，一次只允许一个线程获得锁，对共享资源的所有访问都需要先获得锁。不过，某些锁可能允许对共享资源并发访问，如 ReadWriteLock 的读锁。

synchronized 方法或语句的使用提供了对与每个对象相关的隐式监视器锁的访问，但却强制所有锁获取和释放均要出现在一个块结构中：当获取了多个锁时，它们必须以相反的顺序释放，且必须在与所有锁被获取时相同的词法范围内释放所有锁。

虽然 synchronized 方法和语句的范围机制使得使用监视器锁编程方便了很多，而且还帮助避免了很多涉及到锁的常见编程错误，但有时也需要以更为灵活的方式使用锁。例如，某些遍历并发访问的数据结果的算法要求使用 "hand-over-hand" 或 "chain locking"：获取节点 A 的锁，然后再获取节点 B 的锁，然后释放 A 并获取 C，然后释放 B 并获取 D，依此类推。Lock 接口的实现允许锁在不同的作用范围内获取和释放，并允许以任何顺序获取和释放多个锁，从而支持使用这种技术。

随着灵活性的增加，也带来了更多的责任。不使用块结构锁就失去了使用 synchronized 方法和语句时会出现的锁自动释放功能。在大多数情况下，应该使用以下语句：

Lock l = ...;
l.lock();
try {
    // access the resource protected by this lock
} finally {
    l.unlock();
}

锁定和取消锁定出现在不同作用范围中时，必须谨慎地确保保持锁定时所执行的所有代码用 try-finally 或 try-catch 加以保护，以确保在必要时释放锁。

Lock 提供了使用 synchronized 方法和语句所没有的其他功能，包括提供了一个非块结构的获取锁尝试 (tryLock())、一个获取可中断锁的尝试 (lockInterruptibly()) 和一个获取超时失效锁的尝试 (tryLock(long, TimeUnit))。

tryLock()

仅在调用时锁为空闲状态才获取该锁。如果锁可用，则获取锁，并立即返回值 true。如果锁不可用，则此方法将立即返回值 false。

此方法的典型使用语句如下：

Lock lock = ...;
if (lock.tryLock()) {
    try {
        // manipulate protected state
    } finally {
        lock.unlock();
    }
} else {
    // perform alternative actions
}

此用法可确保如果获取了锁，则会释放锁，如果未获取锁，则不会试图将其释放。

tryLock(long, TimeUnit)

如果锁在给定的等待时间内空闲，并且当前线程未被中断，则获取锁。

如果锁可用，则此方法将立即返回值 true。如果锁不可用，出于线程调度目的，将禁用当前线程，并且在发生以下三种情况之一前，该线程将一直处于休眠状态：

• 锁由当前线程获得；或者
• 其他某个线程中断当前线程，并且支持对锁获取的中断；或者
• 已超过指定的等待时间

如果获得了锁，则返回值 true。

如果当前线程：

• 在进入此方法时已经设置了该线程的中断状态；或者
• 在获取锁时被中断，并且支持对锁获取的中断，

则将抛出 InterruptedException，并会清除当前线程的已中断状态。

如果超过了指定的等待时间，则将返回值 false。如果 time 小于等于 0，该方法将完全不等待。

lockInterruptibly()

如果当前线程未被中断，则获取锁。

如果锁可用，则获取锁，并立即返回。如果锁不可用，出于线程调度目的，将禁用当前线程，并且在发生以下两种情况之一以前，该线程将一直处于休眠状态：

• 锁由当前线程获得；或者
• 其他某个线程中断当前线程，并且支持对锁获取的中断。

如果当前线程：

• 在进入此方法时已经设置了该线程的中断状态；或者
• 在获取锁时被中断，并且支持对锁获取的中断，

则将抛出 InterruptedException，并清除当前线程的已中断状态。