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在Java SE 5之后,Lock接口正式投入使用。通过以下简单示例可以直观理解其工作原理:
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();lock.lock();try { // 业务逻辑} finally { lock.unlock();}
在SE 5之前,Java使用synchronized
关键字实现锁机制,其特点是隐式加锁和解锁,而Lock接口则需要显式操作,加锁和解锁都需要程序员主动调用。此外,为了确保锁一定能解锁,lock.unlock()
通常放在finally
块中。
Lock接口提供了多种锁管理方法:
public interface Lock { void lock(); // 加锁 void lockInterruptibly() throws InterruptedException; // 可中断加锁 boolean tryLock(); // 非阻塞加锁 boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException; // 定时加锁 void unlock(); // 解锁 Condition newCondition(); // 创建条件wait}
接口定义了基本的加锁、解锁和等待机制,但实现类如ReentrantLock
需自行实现细节。
public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable
表示ReentrantLock实现了Lock接口并支持序列化。
ReentrantLock通过Sync
类构建锁机制。构造函数支持公平锁和非公平锁选择:
public ReentrantLock() { sync = new NonfairSync();}public ReentrantLock(boolean fair) { sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();}
FairSync
和NonfairSync
继承自Sync
,其中Sync
又继承自AbstractQueuedSynchronizer
(AQS)。AQS类是 synchronizedQueue的衍生类,主要用于实现锁的公平或非公平机制。
static final class FairSync extends Syncstatic final class NonfairSync extends Sync
Sync
中定义了关键同步操作,如enter
和exit
。通过分析\AbstractQueuedSynchronizer
可以发现,其核心是维护一个同步队列,用于线程协调。
锁与同步器的关系
Lock(如ReentrantLock)是面向使用者的抽象,Primary用于定义使用者的交互逻辑,内部基于AQS实现并发控制。AQS的核心机制
AQS诸如提供了包括队列结构、挂起和唤醒操作等工具。具体实现通过组合多个AQS单元来完成更复杂的锁机制管理。重要方法解析
enter()
:尝试获取锁,挂起如果需要等待。exit()
:释放锁,唤醒等待线程。ooInit()
:初始化同步器。通过深入理解ReentrantLock的实现,能够更好地掌握Java多线程中的锁机制,为高并发程序优化奠定基础。
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