摘要：在Java中提供了synchronized關(guān)鍵字來保證只有一個線程能夠訪問同步代碼塊。既然已經(jīng)提供了synchronized關(guān)鍵字，那為何在Java的SDK包中，還會提供Lock接口呢？這是不是重復(fù)造輪子，多此一舉呢？

本文分享自華為云社區(qū)《【高并發(fā)】Java中提供了synchronized，為什么還要提供Lock呢？》，作者： 冰 河。

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在Java中提供了synchronized關(guān)鍵字來保證只有一個線程能夠訪問同步代碼塊。既然已經(jīng)提供了synchronized關(guān)鍵字，那為何在Java的SDK包中，還會提供Lock接口呢？這是不是重復(fù)造輪子，多此一舉呢？今天，我們就一起來探討下這個問題。

再造輪子？

既然JVM中提供了synchronized關(guān)鍵字來保證只有一個線程能夠訪問同步代碼塊，為何還要提供Lock接口呢？這是在重復(fù)造輪子嗎？Java的設(shè)計者們?yōu)楹我@樣做呢？讓我們一起帶著疑問往下看。

為何提供Lock接口？

很多小伙伴可能會聽說過，在Java 1.5版本中，synchronized的性能不如Lock，但在Java 1.6版本之后，synchronized做了很多優(yōu)化，性能提升了不少。那既然synchronized關(guān)鍵字的性能已經(jīng)提升了，那為何還要使用Lock呢？

如果我們向更深層次思考的話，就不難想到了：我們使用synchronized加鎖是無法主動釋放鎖的，這就會涉及到死鎖的問題。

死鎖問題

如果要發(fā)生死鎖，則必須存在以下四個必要條件，四者缺一不可。

• 互斥條件

在一段時間內(nèi)某資源僅為一個線程所占有。此時若有其他線程請求該資源，則請求線程只能等待。

• 不可剝奪條件

線程所獲得的資源在未使用完畢之前，不能被其他線程強(qiáng)行奪走，即只能由獲得該資源的線程自己來釋放（只能是主動釋放)。

• 請求與保持條件

線程已經(jīng)保持了至少一個資源，但又提出了新的資源請求，而該資源已被其他線程占有，此時請求線程被阻塞，但對自己已獲得的資源保持不放。

• 循環(huán)等待條件

在發(fā)生死鎖時必然存在一個進(jìn)程等待隊列{P1,P2,…,Pn},其中P1等待P2占有的資源，P2等待P3占有的資源，…，Pn等待P1占有的資源，形成一個進(jìn)程等待環(huán)路，環(huán)路中每一個進(jìn)程所占有的資源同時被另一個申請，也就是前一個進(jìn)程占有后一個進(jìn)程所深情地資源。

synchronized的局限性

如果我們的程序使用synchronized關(guān)鍵字發(fā)生了死鎖時，synchronized關(guān)鍵是是無法破壞“不可剝奪”這個死鎖的條件的。這是因為synchronized申請資源的時候， 如果申請不到， 線程直接進(jìn)入阻塞狀態(tài)了， 而線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)， 啥都干不了， 也釋放不了線程已經(jīng)占有的資源。

然而，在大部分場景下，我們都是希望“不可剝奪”這個條件能夠被破壞。也就是說對于“不可剝奪”這個條件，占用部分資源的線程進(jìn)一步申請其他資源時， 如果申請不到， 可以主動釋放它占有的資源， 這樣不可剝奪這個條件就破壞掉了。

如果我們自己重新設(shè)計鎖來解決synchronized的問題，我們該如何設(shè)計呢？

解決問題

了解了synchronized的局限性之后，如果是讓我們自己實現(xiàn)一把同步鎖，我們該如何設(shè)計呢？也就是說，我們在設(shè)計鎖的時候，要如何解決synchronized的局限性問題呢？這里，我覺得可以從三個方面來思考這個問題。

（1）能夠響應(yīng)中斷。 synchronized的問題是， 持有鎖A后， 如果嘗試獲取鎖B失敗， 那么線程就進(jìn)入阻塞狀態(tài)， 一旦發(fā)生死鎖， 就沒有任何機(jī)會來喚醒阻塞的線程。 但如果阻塞狀態(tài)的線程能夠響應(yīng)中斷信號， 也就是說當(dāng)我們給阻塞的線程發(fā)送中斷信號的時候， 能夠喚醒它， 那它就有機(jī)會釋放曾經(jīng)持有的鎖A。 這樣就破壞了不可剝奪條件了。

（2）支持超時。 如果線程在一段時間之內(nèi)沒有獲取到鎖， 不是進(jìn)入阻塞狀態(tài)， 而是返回一個錯誤， 那這個線程也有機(jī)會釋放曾經(jīng)持有的鎖。 這樣也能破壞不可剝奪條件。

（3）非阻塞地獲取鎖。 如果嘗試獲取鎖失敗， 并不進(jìn)入阻塞狀態(tài)， 而是直接返回， 那這個線程也有機(jī)會釋放曾經(jīng)持有的鎖。 這樣也能破壞不可剝奪條件。

體現(xiàn)在Lock接口上，就是Lock接口提供的三個方法，如下所示。

// 支持中斷的API
void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
// 支持超時的API
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
// 支持非阻塞獲取鎖的API
boolean tryLock();