public interface Lock
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。
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
。
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:
lock
操作与成功的 Lock 操作具有同样的内存同步效应。 unlock
操作与成功的 Unlock 操作具有同样的内存同步效应。 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。
ReentrantLock
,
Condition
,
ReadWriteLock
方法摘要 | |
---|---|
void |
lock() 获取锁。 |
void |
lockInterruptibly() 如果当前线程未被中断,则获取锁。 |
Condition |
newCondition() 返回绑定到此 Lock 实例的新 Condition 实例。 |
boolean |
tryLock() 仅在调用时锁为空闲状态才获取该锁。 |
boolean |
tryLock(long time, TimeUnit unit) 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。 |
void |
unlock() 释放锁。 |
方法详细信息 |
---|
void lock()
如果锁不可用,出于线程调度目的,将禁用当前线程,并且在获得锁之前,该线程将一直处于休眠状态。
实现注意事项
Lock
实现可能能够检测到锁的错误使用,比如会导致死锁的调用,在那种环境下还可能抛出一个 (unchecked) 异常。Lock
实现必须对环境和异常类型进行记录。
void lockInterruptibly() throws InterruptedException
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:
如果当前线程:
InterruptedException
,并清除当前线程的已中断状态。
实现注意事项
在某些实现中可能无法中断锁获取,即使可能,该操作的开销也很大。程序员应该知道可能会发生这种情况。在这种情况下,该实现应该对此进行记录。
相对于普通方法返回而言,实现可能更喜欢响应某个中断。
Lock
实现可能可以检测锁的错误用法,例如,某个调用可能导致死锁,在特定的环境中可能抛出(未经检查的)异常。该 Lock
实现必须对环境和异常类型进行记录。
InterruptedException
- 如果在获取锁时,当前线程被中断(并且支持对锁获取的中断)。
boolean tryLock()
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。
true
;否则返回
false
。
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException
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:
如果获得了锁,则返回值 true
。
如果当前线程:
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。
实现注意事项
在某些实现中可能无法中断锁获取,即使可能,该操作的开销也很大。程序员应该知道可能会发生这种情况。在这种情况下,该实现应该对此进行记录。
相对于普通方法返回而言,实现可能更喜欢响应某个中断,或者报告出现超时情况。
Lock
实现可能可以检测锁的错误用法,例如,某个调用可能导致死锁,在特定的环境中可能抛出(未经检查的)异常。该 Lock
实现必须对环境和异常类型进行记录。
time
- 等待锁的最长时间
unit
-
time
参数的时间单位
true
;如果在获取锁前超过了等待时间,则返回
false
InterruptedException
- 如果在获取锁时,当前线程被中断(并且支持对锁获取的中断)
void unlock()
实现注意事项
Lock
实现通常对哪个线程可以释放锁施加了限制(通常只有锁的保持者可以释放它),如果违背了这个限制,可能会抛出(未经检查的)异常。该 Lock
实现必须对所有限制和异常类型进行记录。
Condition newCondition()
Lock
实例的新
Condition
实例。
在等待条件前,锁必须由当前线程保持。调用 Condition.await()
将在等待前以原子方式释放锁,并在等待返回前重新获取锁。
实现注意事项
Condition
实例的具体操作依赖于 Lock
实现,并且该实现必须对此加以记录。
Lock
实例的新
Condition
实例
UnsupportedOperationException
- 如果此
Lock
实现不支持条件