一、Lock 和 Condition
Java 并发包中的 Lock 和 Condition 主要解决的是线程的互斥和同步问题，这两者的配合使用，相当于 synchronized、wait()、notify() 的使用。
1. Lock 的优势
比起传统的 synchronized 关键字，Lock 最大的不同（或者说优势）在于：
- 阻塞的线程能够响应中断，这样能够有机会释放自己持有的锁，避免死锁
- 支持超时，如果线程在一定时间内未获取到锁，不是进入阻塞状态，而是抛出异常
- 非阻塞的获取锁，如果未获取到锁，不进入阻塞状态，而是直接返回
三种情况分别对应 Lock 的三个方法：void lockInterruptibly()，boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)，boolean tryLock()。
Lock 最常用的一个实现类是 ReentrantLock，代表可重入锁，意思是可以反复获取同一把锁。
除此之外，Lock 的构造方法可以传入一个 boolean 值，表示是否是公平锁。
2. Lock 和 Condition 的使用
前面实现的简单的阻塞队列就是使用 Lock 和 Condition ，现在其含义已经非常明确了：
public class BlockingQueue<T> { private int capacity; private int size; //定义锁和条件 private final Lock lock = new ReentrantLock(); private final Condition notFull = lock.newCondition(); private final Condition notEmpty = lock.newCondition(); /** * 入队列 */ public void enqueue(T data){ lock.lock(); try { //如果队列满了，需要等待，直到队列不满 while (size >= capacity){ notFull.await(); } //入队代码，省略 //入队之后，通知队列已经不为空了 notEmpty.signal(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { //在finally块中释放锁，避免死锁 lock.unlock(); } } /** * 出队列 */ public T dequeue(){ lock.lock(); try { //如果队列为空，需要等待，直到队列不为空 while (size <= 0){ notEmpty.await(); } //出队代码，省略 //出队列之后，通知队列已经不满了 notFull.signal(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } //实际应该返回出队数据 return null; } }
可以看到，Lock 需要手动的加锁和解锁，并且解锁操作是放在 finally 块中的，这是一种编程范式，尽量遵守。
二、ReadWriteLock
ReadWriteLock 表示读写锁，适用于读多写少的情况，读写锁一般有几个特征：
- 读锁与读锁之间不互斥，即允许多个线程同时读变量。
- 写锁与读锁之间互斥，一个线程在写时，不允许读操作。
- 写锁与写锁之间互斥，只允许 一个线程写操作。
读写锁减小了锁的粒度，在读多写少的场景下，对性能的提升较为明显。ReadWriteLock 的简单使用示例如下：
public class ReadWriteLockTest { private final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(); private final Lock readLock =lock.readLock(); private final Lock writeLock =lock.writeLock(); private int value; //加写锁 private void addValue(){ writeLock.lock(); try { value += 1; } finally { writeLock.unlock(); } } //加读锁 private int getValue(){ readLock.lock(); try { return value; } finally { readLock.unlock(); } } }
读写锁的升级与降级
Java 中不允许锁的升级，即加写锁时必须释放读锁。
但是允许锁的降级，即加读锁时，可以不释放写锁，最后读锁和写锁一起释放。
三、StampedLock
1. StampedLock 的使用及特点
StampedLock 是 Java 1.8 版本中提供的锁，主要支持三种锁模式：写锁、悲观读锁、乐观读。
其中写锁和悲观读锁跟 ReadWriteLock 中的写锁和读锁的概念类似。StampedLock 在使用的时候不一样，加锁的时候会返回一个参数，解锁的时候需要传入这个参数，示例如下：
public class StampedLockTest { private final StampedLock lock = new StampedLock(); private int value; private void addValue(){ long stamp = lock.writeLock(); try { value += 1; } finally { lock.unlockWrite(stamp); } } }
StampedLock 最主要的特点是支持“乐观读”，即当进行读操作的时候，并不是所有的写操作都被阻塞，允许一个线程获取写锁。乐观读的使用示例如下：
public class StampedLockTest { private final StampedLock lock = new StampedLock(); private int value; private void getValue(){ //乐观读，读入变量 long stamp = lock.tryOptimisticRead(); int a = value; //如果验证失败 if (!lock.validate(stamp)){ //升级为悲观读锁，继续读入变量 stamp = lock.readLock(); try { a = value; } finally { lock.unlockRead(stamp); } } } }
需要注意的是，这里使用 validate() 方法进行验证，如果乐观读失败，则升级为悲观读锁，继续获取变量。
2. StampedLock 的注意事项
StampedLock 不支持重入，即不可反复获取同一把锁。
在使用 StampedLock 的时候，不要调用中断操作。如果需要支持中断，可以调用 readLockInterruptibly 和 writeLockInterruptibly 方法。
