一、synchronized 有不足
- 从开始竞争锁 到拿到锁这段时间，调用线程一直是阻塞状态，啥都干不了
- 已经占有的资源也释放不了，别的线程也无法获得；这种不可抢占的情况，更容易带来死锁(死锁产生的原理就是:我占着你要用的资源不给你，你却不能抢)
- 只有一个条件变量（条件等待队列），用于线程间的协调、通信
二、改进意见
采用更多的措施以避免死锁 ：
- 让不能抢占 变为 可抢占，占用部分资源的线程进一步申请其他资源时
- 如果能快速申请到，就申请
- 如果不能快速申请到，可以主动释放它占有的资源
- 使用者自己可创建多个条件变量，用于线程间的协调、通信。
三、可抢占的方法论
3.1 能够响应中断
synchronized 的问题是：持有锁 A 后，如果尝试获取锁 B 失败，那么线程就进入阻塞状态，一旦发生死锁，就没有任何机会来唤醒阻塞的线程。但如果阻塞状态的线程能够响应中断信号，也就是说当我们给阻塞的线程发送中断信号的时候，能够唤醒它，那它就有机会释放曾经持有的锁 A。这样就破坏了不可抢占条件了。
3.2 支持超时
如果线程在一段时间之内没有获取到锁，不是进入阻塞状态，而是返回一个错误，那这个线程也有机会释放曾经持有的锁。这样也能破坏不可抢占条件。
3.3 非阻塞地获取锁
如果尝试获取锁失败，并不进入阻塞状态，而是直接返回，那这个线程也有机会释放曾经持有的锁。这样也能破坏不可抢占条件。
四、可抢占的实现 - JUC 的 locks
// 支持中断的API void lockInterruptibly() throws InterruptedException; // 支持超时的API boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException; // 支持非阻塞获取锁的API boolean tryLock(); 复制代码
五、多个 Condition（条件变量或条件等待队列）
等效于管程中的条件变量，条件变量用于线程间的同步。通过java.util.concurrent.locks.Lock#newCondition()来创建，每个 Condition 都具有一个 waitSet；这样锁对象就具备了多个waitSet;Condition 提供了以下方法：用于线程的协作（线程等待/激活）。
//线程加入此条件变量的等待队列；类似Object.wait()；使用时也要放到while循环体内。 java.util.concurrent.locks.Condition#await() java.util.concurrent.locks.Condition#awaitUninterruptibly() java.util.concurrent.locks.Condition#awaitNanos() java.util.concurrent.locks.Condition#await(long, java.util.concurrent.TimeUnit) java.util.concurrent.locks.Condition#awaitUntil() //激活此条件变量中的一个线程;类似Object.notify() java.util.concurrent.locks.Condition#signal() //激活此条件变量中的所有线程;类似Object.notifyAll() java.util.concurrent.locks.Condition#signalAll() 复制代码
java doc 示例：一个有界缓冲，两个条件等待队列，分别被生产者线程和消费者线程来使用。
- 生产者线程在 notFull 条件队列中等待；意思为生产者线程要阻塞等待，直到 有界缓冲不是满的，才能 put
- 消费者线程在 notEmpty 条件队列中等待；意思为消费者线程要阻塞等待，直到有界缓冲不是空的，才能 take
class BoundedBuffer { final Lock lock = new ReentrantLock(); final Condition notFull = lock.newCondition(); final Condition notEmpty = lock.newCondition(); final Object[] items = new Object[100]; int putptr, takeptr, count; public void put(Object x) throws InterruptedException { lock.lock(); try { while (count == items.length) notFull.await(); items[putptr] = x; if (++putptr == items.length) putptr = 0; ++count; notEmpty.signal(); } finally { lock.unlock(); } } public Object take() throws InterruptedException { lock.lock(); try { while (count == 0) notEmpty.await(); Object x = items[takeptr]; if (++takeptr == items.length) takeptr = 0; --count; notFull.signal(); return x; } finally { lock.unlock(); } } } 复制代码
六、JUC中locks的使用规范
6.1 保证锁的释放
Lock l = ...; l.lock(); try { // access the resource protected by this lock } finally { l.unlock(); } 复制代码
Lock lock = ...; if (lock.tryLock()) { try { // manipulate protected state } finally { lock.unlock(); } } else { // perform alternative actions } 复制代码
6.2 循环体中使用 await()
while (XXX) condition.await(); 复制代码
6.3 同步代码块中使用 await()
必须先持有锁
l.lock(); try { ... while (XXX) condition.await(); ... } finally { l.unlock(); } 复制代码
七、最后说一句
我是石页兄，如果这篇文章对您有帮助，或者有所启发的话，欢迎关注笔者的微信公众号【 架构染色 】进行交流和学习。您的支持是我坚持写作最大的动力。
