本文采用知识共享 署名-相同方式共享 4.0 国际 许可协议进行许可。
访问 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/ 查看该许可协议。

理论上来说，Synchronized 是自动锁，Java 中还有一些手动锁，即本文主题，介绍一些常用锁。
手动锁要注意写在 finally 中，避免死锁发生。

锁种类大致有乐观锁、悲观锁、自旋锁、读写锁、（排它锁、共享锁、）分段锁等等

1) ReentrantLock (重入锁)

众所周知 Synchronized 是可重入的，有一个可以替代 Synchronized 的锁即 ReentrantLock，且提供更多 Synchronized 无法实现的功能。

重入即：有 AB 两方法，需使用同一把锁，线程嵌套调用两方法是否会死锁。

1.1) 常用 API

  1. ReentrantLock(boolean fair)：是否 fair，队列确保公平，默认非公平
  2. lock/unlock: 获取锁 / 解锁
  3. boolean trylock：尝试获取锁(可指定 try 的时间)，返回是否成功
  4. lockInterruptibly：获取锁，可对 interrupt 响应 
    Thread interrupt = new Thread(() -> {
    try {
        lock.lockInterruptibly(); // 获取锁
    } catch (InterruptedException e) {
        // ...... 收到 interrupt 信号处理
    } finally {
        // 要注意没拿到锁 unlock 会抛异常
        if (lock.isHeldByCurrentThread()) lock.unlock();
    }
});
interrupt.start();
interrupt.interrupt();

1.2) 对比 Synchronized 优点

  • 基于 CAS
  • trylock 尝试获取锁
  • lockInterruptibly 可打断
  • fair 公平锁

2) CountDownLatch (倒计数门闩)

等待计数器归零，再继续运行程序

  1. CountDownLatch(count)
  2. await：线程进入阻塞，等待倒计数结束，可选指定超时时间
  3. countDown：count 计数减一
  4. getCount

3) CyclicBarrier (循环屏障)

循环设置一个线程数屏障，当线程数达到屏障数时，放行这些线程

  1. CyclicBarrier：设置屏障，指定屏障计数，可选指定每次打开屏障执行一个线程。
  2. await: 线程进入阻塞，等待屏障打开，可指定超时时间
  3. getNumberWaiting：正在等待线程数
  4. getParties：获取构造方法计数数量
  5. isBroken
  6. reset

4) Phase

大致是 CountDownLatch 和 CyclicBarrier 的整合， 可用来实现遗传算法，重写 Phase 自定义每个阶段操作

5) ReadWriteLock、StampedLock

内部有两把锁，读锁共享锁，写锁互斥锁。
读写互斥(排他)，读锁被使用时其他读线程可共享这把锁。
支持 Condition

  • ReentrantReadWriteLock(fair)：是否公平，默认不公平
  • boolean trylock：尝试获取锁(可指定 try 的时间)，返回是否成功
  • lockInterruptibly：获取锁，可对 interrupt 响应
  • newCondition

StampedLock 是 ReadWriteLock 的升级态，这里就不贴 API 了可以对照着使用。

6) Semaphore (信号量)

限制同时运行的线程数，可用于限流

  • Semaphore: 可指定是否公平
  • acquire / acquireUnInterraptibly：获取许可，为获取到许可则等待，默认为可 interrapter
  • release: 释放许可
  • tryAcquire：尝试获取许可，可指定超时

7) Exchanger

用于两个线程间通信交换变量，例：游戏交换装备

  • Exchanger
  • exchange(obj)：线程进入等待，当有两个线程同时调用了 exchange，交换这两个线程传入对象的引用

8) LockSupport

线程阻塞工具，可以在线程内任意位置阻塞，常用 API 即 park / unpark 阻塞线程和唤醒线程