Интерфейс Lock

public interface Lock

Реализации интерфейса предоставляют более расширенные операции блокировки, чем те, которые можно получить с помощью методов и операторов synchronized. Они позволяют более гибкую структуризацию, могут иметь совершенно другие свойства и могут поддерживать несколько связанных объектов Condition.

Блокировка — это инструмент для управления доступом к общему ресурсу несколькими потоками. Обычно блокировка обеспечивает эксклюзивный доступ к общему ресурсу: только один поток одновременно может получить блокировку, и любой доступ к общему ресурсу требует предварительного получения блокировки. Однако некоторые блокировки могут допускать одновременный доступ к общему ресурсу, например, чтение блокировки в ReadWriteLock.

Использование методов или операторов synchronized предоставляет доступ к неявной блокировке монитора, связанной с каждым объектом, но принуждает все операции получения и освобождения блокировки происходить в блочной структуре: при одновременном получении нескольких блокировок они должны быть освобождены в обратном порядке, и все блокировки должны быть освобождены в том же лексическом блоке, в котором они были получены.

Хотя механизм области видимости для методов и операторов synchronized делает программирование с блокировками монитора намного проще и помогает избежать многих распространённых ошибок программирования, связанных с блокировками, существуют случаи, когда вам нужно работать с блокировками более гибким способом. Например, некоторые алгоритмы для обработки одновременно доступных структур данных требуют использования "последовательного" или "цепного блокирования": вы получаете блокировку узла A, затем узла B, затем освобождаете A и получаете C, затем освобождаете B и получаете D и так далее. Реализации интерфейса Lock позволяют использовать такие методы, позволяя получать и освобождать блокировку в разных областях видимости и позволяя получать и освобождать несколько блокировок в любом порядке.

С этим увеличением гибкости приходит дополнительная ответственность. Отсутствие блокирования в блочной структуре убирает автоматическое освобождение блокировок, которое происходит с методами и операторами synchronized. В большинстве случаев следует использовать следующий шаблон:

Lock l = ...;
 l.lock();
 try {
   // access the resource protected by this lock
 } finally {
   l.unlock();
 }

При блокировании и разблокировании в разных областях видимости необходимо позаботиться о том, чтобы весь код, выполняемый при удержании блокировки, был защищён конструкциями try-finally или try-catch, чтобы гарантировать освобождение блокировки при необходимости.

Реализации интерфейса Lock предоставляют дополнительные функции по сравнению с использованием методов и операторов synchronized путём предоставления попытки получения блокировки без ожидания (tryLock()), попытки получения блокировки, которая может быть прервана (lockInterruptibly()), и попытки получения блокировки с таймаутом (tryLock(long, TimeUnit)).

Класс Lock также может обеспечить поведение и семантику, которая существенно отличается от неявной блокировки монитора, например, гарантированный порядок, нерекурсивное использование или обнаружение тупиков. Если реализация предоставляет такую специализированную семантику, то эта реализация должна задокументировать эту семантику.

Обратите внимание, что экземпляры Lock — это обычные объекты и могут сами использоваться в качестве целевого объекта в операторе synchronized. Получение блокировки монитора экземпляра Lock не имеет определённой связи с вызовом каких-либо методов lock() этого экземпляра. Рекомендуется избегать использования экземпляров Lock таким образом, за исключением их собственной реализации, чтобы избежать путаницы.

За исключением случаев, о которых упомянуто, передача значения null для любого параметра приведёт к исключению NullPointerException.

Синхронизация памяти

Все реализации Lock должны обеспечивать ту же семантику синхронизации памяти, что и встроенная блокировка монитора, как описано в главе 17 Спецификации языка Java™ .

• Успешная операция lock имеет те же эффекты синхронизации памяти, что и успешная операция Lock.
• Успешная операция unlock имеет те же эффекты синхронизации памяти, что и успешная операция Unlock.

Операции неудачного блокирования и разблокирования, а также рекурсивные операции блокирования/разблокирования не требуют никаких эффектов синхронизации памяти.

Рекомендации по реализации

Три формы получения блокировки (прерываемая, непрерывная и с таймаутом) могут отличаться по своим характеристикам производительности, гарантиям порядка или другим качествам реализации. Кроме того, возможность прерывания текущего получения блокировки может отсутствовать в данном классе Lock. Следовательно, от реализации не требуется точно определять те же гарантии или семантику для всех трёх форм получения блокировки, а также не требуется поддержка прерывания текущего получения блокировки. От реализации требуется чётко задокументировать семантику и гарантии, предоставляемые каждым методом блокировки. Она также должна соблюдать семантику прерывания, определённую в этом интерфейсе, в той степени, в которой поддержка прерывания получения блокировки поддерживается: полностью или только при входе в метод.

Так как прерывание, как правило, подразумевает отмену, а проверки на прерывание часто происходят нечасто, реализация может отдавать приоритет реакции на прерывание по сравнению с обычным возвратом метода. Это верно даже если можно показать, что прерывание произошло после того, как другой процесс может разблокировать поток. Реализация должна документировать это поведение.