四、线程同步之Lock和Condition

Lock同步锁

Lock

在jdk1.5 提供了Lock以便执行同步操作，和synchronized不同的是Lock提供了显示的方法获取锁和释放锁。Lock提供了以下几个方法，请求和释放锁：

void lock()
获取锁，当前锁若是不可用的时候，此线程将休眠直到锁被获取到。
void lockInterruptibly()
获取锁，当前锁若是不可用，此线程将休眠直到锁被获取。有两种情况线程不会休眠：
1、当前线程获取了锁
2、其他线程终止了当前线程，并且终止获取锁是被允许的。

boolean tryLock()
获取锁，当前锁可用则返回'true'，反之返回'false';使用方法如下：


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

boolean tryLock(long,TimeUnit)
获取锁，在规定的时间内，锁一直不可用返回'false',反之返回'true'
void unlock()
释放锁。使用事项：此方法和获取锁的几个方法一一对应，获取到了锁，必须最后调用此方法释放锁。
Condition newCondition()
获取一个Condition对象，操作当前锁。

使用原则获取锁==>run()==>释放锁。这一原则和synchronized是一样的，只是获取和释放时是显示调用的，也是因为lock和unlock的组合使用，多个同步方法能很方便的嵌套使用，执行完后会依次释放自己所持有的锁。如下：


Lock l = ...;
l.lock();
try{
   //do something
} finally{
   l.unlock();
}

通常锁提供了资源的独占访问，不过某些确实允许对资源的并发访问，如ReadWriteLock（读写锁），开发中常用的ReentantLock(可重入锁)，比如下面使用方法：


class X {
   private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
   // ...

   public void m() {
     lock.lock();  // block until condition holds
     try {
       // ... method body
     } finally {
       lock.unlock()
     }
   }
 }

Condition

使用Lock替换了Synchronized实现同步操作时，Condition替换了Object 监视器方法的使用。

Conditions （也可以称为条件队列或者条件变量）为某些行为提供了用途，如一个线程需要等待，直到某些条件为ture,被其他线程唤醒。因为在不同线程里访问共享信息是必须受到保护，因此锁的状态根据某些条件决定的。等待提供一个条件的主要属性是：以原子方式释放相关的锁，并挂起当前线程，就像 Object.wait 做的那样。

一个锁绑定了一个Condition对象。可以通过Lock的newCondition()方法获取。下面写了一个小例子：


 class BoundedBuffer {
   final Lock lock = new ReentrantLock();
   final Condition notFull  = lock.newCondition(); 
   final Condition notEmpty = lock.newCondition(); 

   final Object[] items = new Object[100];
   int putptr, takeptr, count;

   public void put(Object x) throws InterruptedException {
     lock.lock();
     try {
       while (count == items.length)
         notFull.await();
       items[putptr] = x;
       if (++putptr == items.length) putptr = 0;
       ++count;
       notEmpty.signal();
     } finally {
       lock.unlock();
     }
   }

   public Object take() throws InterruptedException {
     lock.lock();
     try {
       while (count == 0)
         notEmpty.await();
       Object x = items[takeptr];
       if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;
       --count;
       notFull.signal();
       return x;
     } finally {
       lock.unlock();
     }
   }
 }

方法描述：

Modifier and Type	Method and Description
`void`	`await()` 使当前线程处于等待状态，直到收到信号或者被打断.
`boolean`	`await(long time, TimeUnit unit) 在规定时间里使当前线程处于等待状态，直到在这段时间内收到信号或者被打断。。`
`long`	`awaitNanos(long nanosTimeout) 在规定时间里使当前线程处于等待状态，直到在这段时间内收到信号或者被打断。`
`void`	`awaitUninterruptibly() 使当前线程处于等待状态明知道收到信号。`
`boolean`	`awaitUntil(Date deadline)` 在规定时间里使当前线程处于等待状态，直到在这段时间内收到信号或者被打断。.
`void`	`signal()` 唤醒一个正在等待的线程.
`void`	`signalAll()` 唤醒所有的等待线程. 来源： https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/concurrent/locks/Condition.htm

补充

ReentrantLock 锁具有重入性，也就是说线程可以对它已经加锁的ReentrantLock锁再次加锁，ReentrantLock对象会维持一个计数器来跟踪lock方法的嵌套调用，线程在每次调用lock()加锁后，必须显式调用unlock()来释放锁，所以一段被锁保护的代码可以调用另一个被相同锁保护的方法。

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