本文最后更新于 2023-09-19，文章内容可能已经过时。

2 Lock 接口

2.1 Synchronized

2.1.1 Synchronized 关键字回顾

synchronized 是 Java 中的关键字，是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种：

修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{}括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象；
修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象；

虽然可以使用 synchronized 来修饰方法，但 synchronized 并不属于方法定义的一部分，因此，synchronized 关键字不能被继承。如果在父类中的某个方法使用了 synchronized 关键字，而在子类中覆盖了这个方法， 在子类中的这个方法默认情况下并不是同步的 ，而必须显式地在子类的这个方法中加上synchronized 关键字才可以。
还可以在子类方法中调用父类中相应的方法，这样虽然子类中的方法不是同步的，但子类调用了父类的同步方法，因此，子类的方法也就相当于同步了。

修饰一个静态的方法，其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的所有对象；
修饰一个类，其作用的范围是 synchronized 后面括号括起来的部分，作用主的对象是这个类的所有对象。

2.1.2 售票案例

多线程编程步骤

创建资源类，在资源类创建属性和操作方法
创建多个线程并调用资源类的操作方法

class Ticket {
    private int ticketCount = 30;

    public synchronized void sale() {
        if (ticketCount > 0){
            System.out.println("now ticketCount : " + --ticketCount + "\t" +
                    Thread.currentThread().getName() + "\t" + "have sailed one ticket");
        } else {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" +
                    "want to sale one ticket, but all ticket had been sailed");
        }
    }
}

public class TicketSale {

    public static void main(String[] args) {

        Ticket ticket = new Ticket();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 15; i++) {
                ticket.sale();
                try {
                    Thread.sleep(300);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }, "AA").start();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 15; i++) {
                ticket.sale();
                try {
                    Thread.sleep(300);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }, "BB").start();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 15; i++) {
                ticket.sale();
                try {
                    Thread.sleep(300);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }, "CC").start();
    }
}

这个案例是我设计的，因为sychronized关键字修饰的是非静态方法，所以监视器为对象，这里三个线程都调用同一个对象的sychronized方法，故会因为同步机制导致同一时间只有一个能执行，然后再进行睡眠 300ms

那么如果这个获取锁的线程由于要等待 IO 或者其他原因（比如调用 sleep方法）被阻塞了，但是又没有释放锁，其他线程便只能干巴巴地等待，试想一下，这多么影响程序执行效率。

因此就需要有一种机制可以不让等待的线程一直无期限地等待下去（比如只等待一定的时间或者能够响应中断），通过 Lock 就可以办到。

2.2 什么是 Lock

Lock 锁实现提供了比使用同步方法和语句可以获得的更广泛的锁操作。它们允许更灵活的结构，可能具有非常不同的属性，并且可能支持多个关联的条件对象。Lock 提供了比 synchronized 更多的功能。

Lock 与的 Synchronized 区别

Lock 不是 Java 语言内置的，synchronized 是 Java 语言的关键字，因此是内置特性。Lock 是一个类，通过这个类可以实现同步访问；
Lock 和 synchronized 有一点非常大的不同，采用 synchronized 不需要用户去手动释放锁，当 synchronized 方法或者 synchronized 代码块执行完之后，系统会自动让线程释放对锁的占用；而 Lock 则必须要用户去手动释放锁，如果没有主动释放锁，就有可能导致出现死锁现象

2.2.1 Lock 接口

public interface Lock {
    void lock();
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
    boolean tryLock();
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    void unlock();
    Condition newCondition();
}

2.2.2 lock

lock()方法是平常使用得最多的一个方法，就是用来获取锁。如果锁已被其他线程获取，则进行等待。

采用 Lock，必须主动去释放锁，并且在发生异常时，不会自动释放锁。因此一般来说，使用 Lock 必须在 try{}catch{}块中进行，并且将释放锁的操作放在 finally 块中进行，以保证锁一定被被释放，防止死锁的发生。通常使用 Lock来进行同步的话，是以下面这种形式去使用的：

{
    // ---------------
	Lock lock = ...;
    try {
        lock.lock();
        //处理任务
    } catch(Exception ex){ 
        //处理异常
    } finally {
        lock.unlock(); //释放锁
    }
	// ----------------
}

2.2.3 newCondition

关键字 synchronized 与 wait()/notify()这两个方法一起使用可以实现等待/通知模式， Lock 锁的 newContition()方法返回 Condition 对象，Condition 类也可以实现等待/通知模式。

用 notify()通知时，JVM 会随机唤醒某个等待的线程，使用 Condition 类可以进行选择性通知 ， Condition 比较常用的两个方法：

await()会使当前线程等待,同时会释放锁,当其他线程调用 signal()时,线程会重新获得锁并继续执行。
signal()用于唤醒一个等待的线程。

注意：在调用 Condition 的 await()/signal()方法前，也需要线程持有相关的 Lock 锁，调用 await()后线程会释放这个锁，在 singal()调用后会从当前Condition 对象的等待队列中，唤醒一个线程，唤醒的线程尝试获得锁，一旦获得锁成功就继续执行。

2.3 ReentrantLock

ReentrantLock，意思是“可重入锁”，关于可重入锁的概念将在后面讲述。

ReentrantLock 是唯一实现了 Lock 接口的类，并且 ReentrantLock 提供了更多的方法。下面通过一些实例看具体看一下如何使用。

可重入锁 指的是同一个线程可无限次地进入同一把锁的不同代码，又因该锁通过线程独占共享资源的方式确保并发安全，又称为 独占锁。可重入指的是已经获得该锁了，但在代码块里还能接着获得该锁，只是后面也要释放两次该锁。下面这个例子并没有体现这一点，但zookeeper的笔记有一个帮助生成关于zookeeper锁的那里有代码，那个锁的案例是展示了多次上锁和对应次数释放锁的操作。

举个例子：同一个类中的 synchronize 关键字修饰了不同的方法。synchronize 是内置的隐式的可重入锁，例子中的两个方法使用的是同一把锁，只要能执行 testB() 也就说明线程拿到了锁，所以执行 testA() 方法就不用被阻塞等待获取锁了；如果不是同一把锁或非可重入锁，就会在执行testA() 时被阻塞等待。

上面的例子换成使用lock接口来复现。

补充一下，并不是调用start方法就代表线程立马被创建了，其实点击进入源码，可以看到当start执行的时候，需要先进行start0方法调用，这个方法是native方法，即是否创建由操作系统决定，而java代码层面无能为力。

class LTicket { 
    private int ticketCount = 30;

    // 创建可重入锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void sale() {
        // 上锁
        lock.lock();

        try {
            if (ticketCount > 0){
                System.out.println("now ticketCount : " + --ticketCount + "\t" +
                        Thread.currentThread().getName() + "\t" + "have sailed one ticket");
            }
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            // 释放锁
            lock.unlock();
        }
    }
}

public class LTicketSale {

    public static void main(String[] args) {
        LTicket ticket = new LTicket();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                ticket.sale();
                try {
                    Thread.sleep(300);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }, "AA").start();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                ticket.sale();
                try {
                    Thread.sleep(300);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }, "BB").start();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                ticket.sale();
                try {
                    Thread.sleep(300);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }, "CC").start();
    }
}

2.4 小结(重点)

Lock 和 synchronized 有以下几点不同：

Lock 是一个接口，而 synchronized 是 Java 中的 关键字，synchronized 是 内置的语言实现;
synchronized 在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生 ；而 Lock 在发生异常时，如果没有主动通过 unLock() 去释放锁，则很可能造成死锁现象 ，因此使用 Lock 时需要在 finally 块中释放锁；
Lock 可以让等待锁的线程响应中断，而 synchronized 却不行，使用 synchronized 时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断；如果使用ReentrantLock，如果A不释放，可以使B在等待了足够长的时间以后，中断等待，而干别的事情
通过 Lock 可以知道有没有成功获取锁，而 synchronized 却无法办到。
Lock 可以提高多个线程进行读操作的效率。在性能上来说，如果竞争资源不激烈，两者的性能是差不多的，而当竞争资源非常激烈时（即有大量线程同时竞争），此时 Lock 的性能要远远优于 synchronized。
通过 lock 接口的实现类的 newCondition()，可以完成精准线程的唤醒，synchronized 不可以做到，只能通过每个对象自带的 notify 和 wait 做到