深入研究ReentrantLock（重入锁）之引出话题篇

转自：http://www.crabone.com/index.php/2009/05/30/291.html

一直以来都想好好研究下ReentrantLock，她的独到魅力令我屡试不爽，无奈网上实在是没有太多的资料可以参考，于是自己开始深入研究它的内部实现机制，经过数天的研究，终于有点心得体会升华了，记录之……

synchronized原语和ReentrantLock在一般情况下没有什么区别，但是在非常复杂的同步应用中，请考虑使用ReentrantLock，特别是遇到下面2种需求的时候。
1.某个线程在等待一个锁的控制权的这段时间需要中断
2.需要分开处理一些wait-notify，ReentrantLock里面的Condition应用，能够控制notify哪个线程
3.具有公平锁功能，每个到来的线程都将排队等候
下面细细道来……

先说第一种情况，ReentrantLock的lock机制有2种，忽略中断锁和响应中断锁，这给我们带来了很大的灵活性。比如：如果A、B2个线程去竞争锁，A线程得到了锁，B线程等待，但是A线程这个时候实在有太多事情要处理，就是一直不返回，B线程可能就会等不及了，想中断自己，不再等待这个锁了，转而处理其他事情。这个时候ReentrantLock就提供了2种机制，第一，B线程中断自己（或者别的线程中断它），但是ReentrantLock不去响应，继续让B线程等待，你再怎么中断，我全当耳边风（synchronized原语就是如此）；第二，B线程中断自己（或者别的线程中断它），ReentrantLock处理了这个中断，并且不再等待这个锁的到来，完全放弃。（如果你没有了解java的中断机制，请参考下相关资料，再回头看这篇文章，80%的人根本没有真正理解什么是java的中断，呵呵）

这里来做个试验，首先搞一个Buffer类，它有读操作和写操作，为了不读到脏数据，写和读都需要加锁，我们先用synchronized原语来加锁，如下：

public class Buffer { 
  
    private Object lock; 
  
    public Buffer() { 
        lock = this; 
    } 
  
    public void write() { 
        synchronized (lock) { 
            long startTime = System.currentTimeMillis(); 
            System.out.println("开始往这个buff写入数据…"); 
            for (;;)// 模拟要处理很长时间 
            { 
                if (System.currentTimeMillis() 
                        - startTime > Integer.MAX_VALUE) 
                    break; 
            } 
            System.out.println("终于写完了"); 
        } 
    } 
  
    public void read() { 
        synchronized (lock) { 
            System.out.println("从这个buff读数据"); 
        } 
    } 
} 

接着，我们来定义2个线程，一个线程去写，一个线程去读。

public class Writer extends Thread { 
  
    private Buffer buff; 
  
    public Writer(Buffer buff) { 
        this.buff = buff; 
    } 
  
    @Override 
    public void run() { 
        buff.write(); 
    } 
  
} 
  
public class Reader extends Thread { 
  
    private Buffer buff; 
  
    public Reader(Buffer buff) { 
        this.buff = buff; 
    } 
  
    @Override 
    public void run() { 
  
        buff.read();//这里估计会一直阻塞 
  
        System.out.println("读结束"); 
  
    } 
  
} 

好了，写一个Main来试验下，我们有意先去“写”，然后让“读”等待，“写”的时间是无穷的，就看“读”能不能放弃了。

public class Test { 
    public static void main(String[] args) { 
        Buffer buff = new Buffer(); 
  
        final Writer writer = new Writer(buff); 
        final Reader reader = new Reader(buff); 
  
        writer.start(); 
        reader.start(); 
  
        new Thread(new Runnable() { 
  
            @Override 
            public void run() { 
                long start = System.currentTimeMillis(); 
                for (;;) { 
                    //等5秒钟去中断读 
                    if (System.currentTimeMillis() 
                            - start > 5000) { 
                        System.out.println("不等了，尝试中断"); 
                        reader.interrupt(); 
                        break; 
                    } 
  
                } 
  
            } 
        }).start(); 
  
    } 
} 

我们期待“读”这个线程能退出等待锁，可是事与愿违，一旦读这个线程发现自己得不到锁，就一直开始等待了，就算它等死，也得不到锁，因为写线程要21亿秒才能完成 T_T ，即使我们中断它，它都不来响应下，看来真的要等死了。这个时候，ReentrantLock给了一种机制让我们来响应中断，让“读”能伸能屈，勇敢放弃对这个锁的等待。我们来改写Buffer这个类，就叫BufferInterruptibly吧，可中断缓存。

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; 
  
public class BufferInterruptibly { 
  
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); 
  
    public void write() { 
        lock.lock(); 
        try { 
            long startTime = System.currentTimeMillis(); 
            System.out.println("开始往这个buff写入数据…"); 
            for (;;)// 模拟要处理很长时间 
            { 
                if (System.currentTimeMillis() 
                        - startTime > Integer.MAX_VALUE) 
                    break; 
            } 
            System.out.println("终于写完了"); 
        } finally { 
            lock.unlock(); 
        } 
    } 
  
    public void read() throws InterruptedException { 
        lock.lockInterruptibly();// 注意这里，可以响应中断 
        try { 
            System.out.println("从这个buff读数据"); 
        } finally { 
            lock.unlock(); 
        } 
    } 
  
} 

当然，要对reader和writer做响应的修改

public class Reader extends Thread { 
  
    private BufferInterruptibly buff; 
  
    public Reader(BufferInterruptibly buff) { 
        this.buff = buff; 
    } 
  
    @Override 
    public void run() { 
  
        try { 
            buff.read();//可以收到中断的异常，从而有效退出 
        } catch (InterruptedException e) { 
            System.out.println("我不读了"); 
        } 
        
        System.out.println("读结束"); 
  
    } 
  
} 
  
/** 
* Writer倒不用怎么改动 
*/ 
public class Writer extends Thread { 
  
    private BufferInterruptibly buff; 
  
    public Writer(BufferInterruptibly buff) { 
        this.buff = buff; 
    } 
  
    @Override 
    public void run() { 
        buff.write(); 
    } 
  
} 
  
public class Test { 
    public static void main(String[] args) { 
        BufferInterruptibly buff = new BufferInterruptibly(); 
  
        final Writer writer = new Writer(buff); 
        final Reader reader = new Reader(buff); 
  
        writer.start(); 
        reader.start(); 
  
        new Thread(new Runnable() { 
  
            @Override 
            public void run() { 
                long start = System.currentTimeMillis(); 
                for (;;) { 
                    if (System.currentTimeMillis() 
                            - start > 5000) { 
                        System.out.println("不等了，尝试中断"); 
                        reader.interrupt(); 
                        break; 
                    } 
  
                } 
  
            } 
        }).start(); 
  
    } 
} 

这次“读”线程接收到了lock.lockInterruptibly()中断，并且有效处理了这个“异常”。好奇的读者，肯定要探个究竟，为什么ReentrantLock能做到这点，接下来，我们去迷宫探险吧……