聊聊ReentrantLock 中的四個坑！
作者 | 王磊
來源 | Java中文社群(ID：javacn666)
轉載請聯系授權(微信ID：GG_Stone)
JDK 1.5 之前 synchronized 的性能是比較低的，但在 JDK 1.5 中，官方推出一個重量級功能 Lock，一舉改變了 Java 中鎖的格局。JDK 1.5 之前當我們談到鎖時，只能使用內置鎖 synchronized，但如今我們鎖的實現又多了一種顯式鎖 Lock。
本文咱們重點來看 Lock。
Lock 簡介
Lock 是一個頂級接口，它的所有方法如下圖所示：
它的子類列表如下：
我們通常會使用 ReentrantLock 來定義其實例，它們之間的關聯如下圖所示：
“PS：Sync 是同步鎖的意思，FairSync 是公平鎖，NonfairSync 是非公平鎖。
ReentrantLock 使用
學習任何一項技能都是先從使用開始的，所以我們也不例外，咱們先來看下 ReentrantLock 的基礎使用：
- publicclass LockExample {
- // 創建鎖對象
- privatefinal ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
- public void method() {
- // 加鎖操作
- lock.lock();
- try {
- // 業務代碼......
- } finally {
- // 釋放鎖
- lock.unlock();
- }
- }
- }
ReentrantLock 在創建之后，有兩個關鍵性的操作：
- 加鎖操作：lock()
- 釋放鎖操作：unlock()
ReentrantLock 中的坑
1.ReentrantLock 默認為非公平鎖
很多人會認為(尤其是新手朋友)，ReentrantLock 默認的實現是公平鎖，其實并非如此，ReentrantLock 默認情況下為非公平鎖(這主要是出于性能方面的考慮)，比如下面這段代碼：
- import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
- publicclass LockExample {
- // 創建鎖對象
- privatestaticfinal ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
- public static void main(String[] args) {
- // 定義線程任務
- Runnable runnable = new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- // 加鎖
- lock.lock();
- try {
- // 打印執行線程的名字
- System.out.println("線程:" + Thread.currentThread().getName());
- } finally {
- // 釋放鎖
- lock.unlock();
- }
- }
- };
- // 創建多個線程
- for (int i = 0; i < 10; i++) {
- new Thread(runnable).start();
- }
- }
- }
以上程序的執行結果如下：
從上述執行的結果可以看出，ReentrantLock 默認情況下為非公平鎖。因為線程的名稱是根據創建的先后順序遞增的，所以如果是公平鎖，那么線程的執行應該是有序遞增的，但從上述的結果可以看出，線程的執行和打印是無序的，這說明 ReentrantLock 默認情況下為非公平鎖。
想要將 ReentrantLock 設置為公平鎖也很簡單，只需要在創建 ReentrantLock 時，設置一個 true 的構造參數就可以了，如下代碼所示：
- import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
- publicclass LockExample {
- // 創建鎖對象(公平鎖)
- privatestaticfinal ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
- public static void main(String[] args) {
- // 定義線程任務
- Runnable runnable = new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- // 加鎖
- lock.lock();
- try {
- // 打印執行線程的名字
- System.out.println("線程:" + Thread.currentThread().getName());
- } finally {
- // 釋放鎖
- lock.unlock();
- }
- }
- };
- // 創建多個線程
- for (int i = 0; i < 10; i++) {
- new Thread(runnable).start();
- }
- }
- }
以上程序的執行結果如下：
從上述結果可以看出，當我們顯式的給 ReentrantLock 設置了 true 的構造參數之后，ReentrantLock 就變成了公平鎖，線程獲取鎖的順序也變成有序的了。
其實從 ReentrantLock 的源碼我們也可以看出它究竟是公平鎖還是非公平鎖，ReentrantLock 部分源碼實現如下：
- public ReentrantLock() {
- sync = new NonfairSync();
- }
- public ReentrantLock(boolean fair) {
- sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
- }
從上述源碼中可以看出，默認情況下 ReentrantLock 會創建一個非公平鎖，如果在創建時顯式的設置構造參數的值為 true 時，它就會創建一個公平鎖。
2.在 finally 中釋放鎖
使用 ReentrantLock 時一定要記得釋放鎖，否則就會導致該鎖一直被占用，其他使用該鎖的線程則會永久的等待下去，所以我們在使用 ReentrantLock 時，一定要在 finally 中釋放鎖，這樣就可以保證鎖一定會被釋放。
反例
- import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
- publicclass LockExample {
- // 創建鎖對象
- privatestaticfinal ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
- public static void main(String[] args) {
- // 加鎖操作
- lock.lock();
- System.out.println("Hello,ReentrantLock.");
- // 此處會報異常,導致鎖不能正常釋放
- int number = 1 / 0;
- // 釋放鎖
- lock.unlock();
- System.out.println("鎖釋放成功!");
- }
- }
以上程序的執行結果如下：
從上述結果可以看出，當出現異常時鎖未被正常釋放，這樣就會導致其他使用該鎖的線程永久的處于等待狀態。
正例
- import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
- publicclass LockExample {
- // 創建鎖對象
- privatestaticfinal ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
- public static void main(String[] args) {
- // 加鎖操作
- lock.lock();
- try {
- System.out.println("Hello,ReentrantLock.");
- // 此處會報異常
- int number = 1 / 0;
- } finally {
- // 釋放鎖
- lock.unlock();
- System.out.println("鎖釋放成功!");
- }
- }
- }
以上程序的執行結果如下：
從上述結果可以看出，雖然方法中出現了異常情況，但并不影響 ReentrantLock 鎖的釋放操作，這樣其他使用此鎖的線程就可以正常獲取并運行了。
3.鎖不能被釋放多次
lock 操作的次數和 unlock 操作的次數必須一一對應，且不能出現一個鎖被釋放多次的情況，因為這樣就會導致程序報錯。
反例
一次 lock 對應了兩次 unlock 操作，導致程序報錯并終止執行，示例代碼如下：
- import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
- publicclass LockExample {
- // 創建鎖對象
- privatestaticfinal ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
- public static void main(String[] args) {
- // 加鎖操作
- lock.lock();
- // 第一次釋放鎖
- try {
- System.out.println("執行業務 1~");
- // 業務代碼 1......
- } finally {
- // 釋放鎖
- lock.unlock();
- System.out.println("鎖釋鎖");
- }
- // 第二次釋放鎖
- try {
- System.out.println("執行業務 2~");
- // 業務代碼 2......
- } finally {
- // 釋放鎖
- lock.unlock();
- System.out.println("鎖釋鎖");
- }
- // 最后的打印操作
- System.out.println("程序執行完成.");
- }
- }
以上程序的執行結果如下：
從上述結果可以看出，執行第 2 個 unlock 時，程序報錯并終止執行了，導致異常之后的代碼都未正常執行。
4.lock 不要放在 try 代碼內
在使用 ReentrantLock 時，需要注意不要將加鎖操作放在 try 代碼中，這樣會導致未加鎖成功就執行了釋放鎖的操作，從而導致程序執行異常。
反例
- import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
- publicclass LockExample {
- // 創建鎖對象
- privatestaticfinal ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
- public static void main(String[] args) {
- try {
- // 此處異常
- int num = 1 / 0;
- // 加鎖操作
- lock.lock();
- } finally {
- // 釋放鎖
- lock.unlock();
- System.out.println("鎖釋鎖");
- }
- System.out.println("程序執行完成.");
- }
- }
以上程序的執行結果如下：
從上述結果可以看出，如果將加鎖操作放在 try 代碼中，可能會導致兩個問題：
- 未加鎖成功就執行了釋放鎖的操作，從而導致了新的異常;
- 釋放鎖的異常會覆蓋程序原有的異常，從而增加了排查問題的難度。
總結
本文介紹了 Java 中的顯式鎖 Lock 及其子類 ReentrantLock 的使用和注意事項，Lock 在 Java 中占據了鎖的半壁江山，但在使用時卻要注意 4 個問題：
- 默認情況下 ReentrantLock 為非公平鎖而非公平鎖;
- 加鎖次數和釋放鎖次數一定要保持一致，否則會導致線程阻塞或程序異常;
- 加鎖操作一定要放在 try 代碼之前，這樣可以避免未加鎖成功又釋放鎖的異常;
- 釋放鎖一定要放在 finally 中，否則會導致線程阻塞。
