Lock与Condition接口

前面两篇文章回顾了传统的synchronized关键字、JMM内存模型、volitile关键字,这篇文章开始我们正式介绍juc包。

在jdk5之后，juc提供了Lock，与synchronized相似，都可以实现锁功能，但是需要手动获取锁和释放锁。不过它与synchronized又不太一样，synchronized关键字相当于是使用的其它类的monitor关联，在mark word中记录锁的信息。而Lock则可以认为是一个锁对象。

看看Lock源码的方法。

public interface Lock {

    //获取锁 
    void lock();

   // 获取锁，等待过程中响应中断 
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;

   // 尝试获取锁，不会阻塞，成功则返回true,否则返回false 
    boolean tryLock();

    // 尝试获取锁，如果获取不到则等待限定时间，超时未获取锁则返回false，可以响应中断 
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

    //释放锁 
    void unlock();

    // 可以理解为wait、notify的替代方案 
    Condition newCondition();
}

简单应用下。

public class Demo8 {
    private static int i = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Runnable action = () -> {
            for (int j = 0; j < 100000; j++) {
                lock.lock();
                i ++;
                lock.unlock();
            }
        };
        new Thread(action).start();
        new Thread(action).start();
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println(i);
    }
}

可以看到，使用Lock，是真正的在操作一个锁对象。

使用synchronized可以进行wait和notify。

  synchronized (Demo8.class) {
            Demo8.class.wait();
 }

使用Lock配合condition接口可以实现类似功能。而且，使用synchronized关键字只能使用其加锁对象的wait和notify方法，只能有一个等待队列，就是加锁对象(如Demo8.class)的等待队列。而使用Lock和Condition则可以有多个等待队列。

来一起阅读下Condition类的源码。

public interface Condition {

   // 对应wait()方法，需要signal()或者signalAll()唤醒，可以响应中断 
    void await() throws InterruptedException;

   // 等待，不响应中断 
    void awaitUninterruptibly();
    
   // 等待指定时间(纳秒)，如果未超时被唤醒则返回剩余时间，超时返回false，可以响应中断 
    long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;

	// 等待指定时间，如果未超时被唤醒则返回true，超时返回0或者负数，可以响应中断 
    boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

   // 指定明确的时间点，在该时间点前被唤醒则返回true，否则false，可以响应中断 
    boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException;

   // 唤醒任一线程，该线程进入就绪状态 
    void signal();

    // 唤醒所有线程 
    void signalAll();
}

下面实战使用下。

public class Demo9 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Condition condition = lock.newCondition();
        new Thread(() -> {
            lock.lock();
            System.out.println("await....");
            try {
                condition.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("await finished");
            lock.unlock();
        }).start();

        Thread.sleep(100);

        new Thread(() -> {
            lock.lock();
            System.out.println("signal...");
            condition.signal();
            System.out.println("thread 2 finished");
            lock.unlock();
        }).start();
    }
}

输出的结果如下。

await....
signal...
thread 2 finished
await finished

值的关注的一点是，不管使用await还是signal都要在获取锁的前提下。这与wait与notify实际上是一致的。不过，在使用了await以后，锁就被释放了，否则主线程也不可能继续执行。

和sychronized关键字不同的是，同一把锁可以创建多个Condition，每个Condition对象都拥有独立的等待队列。看如下代码。

public class Demo9 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Condition condition = lock.newCondition();
        Condition condition1 = lock.newCondition();
        new Thread(() -> {
            lock.lock();
            System.out.println("await....");
            try {
                condition.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("await finished");
            lock.unlock();
        }).start();

        Thread.sleep(100);

        new Thread(() -> {
            lock.lock();
            System.out.println("signal...");
            condition1.signal();
            System.out.println("thread 2 finished");
            lock.unlock();
        }).start();
    }
}

其输出结果如下。

await....
signal...
thread 2 finished

显然，condition1的signal没能唤醒condition的await的线程。

当然，也并不是用了await就需要signal，因为可以限定时长。

public class Demo10 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Condition condition = lock.newCondition();
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(condition.await(3, TimeUnit.SECONDS));
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

打印结果为false，因为超过3s也没有被唤醒。