synchronized Lock用法

在介绍Lock与synchronized时，先介绍下Lock：

public interface Lock {

    void lock();

    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;

    boolean tryLock();

    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

    void unlock();

    Condition newCondition();
}

如上可知，Lock是一个接口，synchronized是Java内置的关键字。Lock 实现提供了比使用 synchronized 方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。此实现允许更灵活的结构，可以具有差别很大的属性，可以支持多个相关的 Condition 对象。

下面是我的另一篇关于缓存的实现，使用ReadWriteLock实现，如下：

package com.charles.utils;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class CharlesCache {

    private Map<String, Object> data = new HashMap<String, Object>();
    private ReentrantReadWriteLock rwlock = new ReentrantReadWriteLock();
    
    public static void main(String[] args) {
        
        CharlesCache cache = new CharlesCache();

        int i=0;
        //define 3 threads to load data;
        final int NUM= 3;
        while(i++ < NUM){
            new Thread(new Runnable(){
                
                @Override
                public void run() {
                    while(true){
                        String key = Thread.currentThread().getName();
                        Object value = cache.getCachedData(key);
                        System.out.println(value+", "+key);
                        try{
                            Thread.sleep(2000);
                        }catch(InterruptedException e){
                            
                        }
                    }
                }
                
            }).start();
        }
        
    }
    

    public Object getCachedData(String key) {

        rwlock.readLock().lock();
        Object value = null;
        try {
            value = data.get(key);
            if (null != value) {
                return value;
            } else {
                /*
                 * Here, no data to get, Must release read lock before acquiring
                 * write lock to load data from somewhere like database.
                 */
                rwlock.readLock().unlock();
                rwlock.writeLock().lock();
                /*
                 * Recheck state because another thread might have acquired
                 * write lock and changed state before we did.
                 */
                try {
                    if (null == value) {
                        value = loadDataFromDB(key);
                        data.put(key, value);// put value into cache
                    }
                    // Downgrade by acquiring read lock before releasing write lock
                    rwlock.readLock().lock();
                } finally {
                    rwlock.writeLock().unlock(); // Unlock write, still hold
                                                    // read
                }

            }
        } finally {
            rwlock.readLock().unlock();
        }

        return value;
    }

    private Object loadDataFromDB(String key) {
        Object value = null;
        // need to be implemented...
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" acquiring data..");
        value = "Hello";
        return value;
    }
}

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。一次只能有一个线程获得锁，对共享资源的所有访问都需要首先获得锁。不过，某些锁可能允许对共享资源并发访问，如 ReadWriteLock 的读取锁。

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 实现提供了使用 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))。

Lock 类还可以提供与隐式监视器锁完全不同的行为和语义，如保证排序、非重入用法或死锁检测。如果某个实现提供了这样特殊的语义，则该实现必须对这些语义加以记录。

注意，Lock 实例只是普通的对象，其本身可以在 synchronized 语句中作为目标使用。获取 Lock 实例的监视器锁与调用该实例的任何 lock() 方法没有特别的关系。为了避免混淆，建议除了在其自身的实现中之外，决不要以这种方式使用 Lock 实例。

除非另有说明，否则为任何参数传递 null 值都将导致抛出 NullPointerException。

内存同步

所有 Lock 实现都必须 实施与内置监视器锁提供的相同内存同步语义，如 The Java Language Specification, Third Edition (17.4 Memory Model) 中所描述的:

• 成功的 lock 操作与成功的 Lock 操作具有同样的内存同步效应。
• 成功的 unlock 操作与成功的 Unlock 操作具有同样的内存同步效应。

不成功的锁定与取消锁定操作以及重入锁定/取消锁定操作都不需要任何内存同步效果。

实现注意事项

三种形式的锁获取（可中断、不可中断和定时）在其性能特征、排序保证或其他实现质量上可能会有所不同。而且，对于给定的 Lock 类，可能没有中断正在进行的 锁获取的能力。因此，并不要求实现为所有三种形式的锁获取定义相同的保证或语义，也不要求其支持中断正在进行的锁获取。实现必需清楚地对每个锁定方法所提供的语义和保证进行记录。还必须遵守此接口中定义的中断语义，以便为锁获取中断提供支持：完全支持中断，或仅在进入方法时支持中断。

由于中断通常意味着取消，而通常又很少进行中断检查，因此，相对于普通方法返回而言，实现可能更喜欢响应某个中断。即使出现在另一个操作后的中断可能会释放线程锁时也是如此。实现应记录此行为。