Интерфейс Lock

public interface Lock

Lock реализации предоставляют более расширенные операции блокировки, чем те, которые можно получить, используя synchronized методы и операторы. Они позволяют более гибкую структуру, могут иметь совершенно другие свойства и могут поддерживать несколько связанных Condition объектов.

Блокировка — это инструмент для управления доступом к общей ресурсу несколькими потоками. Обычно блокировка предоставляет эксклюзивный доступ к общему ресурсу: только один поток за раз может получить блокировку, и любой доступ к общему ресурсу требует, чтобы блокировка была получена первой. Однако некоторые блокировки могут допускать одновременный доступ к общему ресурсу, например, блокировка чтения в ReadWriteLock.

Использование synchronized методов или операторов предоставляет доступ к неявной мониторной блокировке, связанной с каждым объектом, но принуждает все получение и освобождение блокировки происходить в блочном структурированном виде: когда несколько блокировок получены, они должны быть освобождены в обратном порядке, и все блокировки должны быть освобождены в том же лексическом объеме, в котором они были получены.

Хотя механизм области действия для synchronized методов и операторов делает программирование с мониторными блокировками намного проще и помогает избежать многих распространенных ошибок программирования, связанных с блокировками, иногда вам необходимо работать с блокировками более гибким способом. Например, некоторые алгоритмы для обхода конкурирующих друг с другом структур данных требуют использования «цепной блокировки»: 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 техники, позволяя получить и освободить блокировку в разных областях действия и позволяя получать и освобождать несколько блокировок в любом порядке.

Вместе с этой повышенной гибкостью приходит дополнительная ответственность. Отсутствие блочной структуры блокировки исключает автоматическое освобождение блокировок, которое происходит с synchronized методами и операторами. В большинстве случаев следует использовать следующий шаблон:

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

При блокировке и разблокировке в разных областях действия необходимо позаботиться о том, чтобы весь код, который выполняется, пока блокировка удерживается, был защищен конструкциями try-finally или try-catch, чтобы гарантировать, что блокировка будет освобождена при необходимости.

Lock реализации предоставляют дополнительную функциональность по сравнению с использованием synchronized методов и операторов, предоставляя безуспешную попытку получить блокировку (tryLock()), попытку получения блокировки, которая может быть прервана (lockInterruptibly()), и попытку получения блокировки, которая может истечь (tryLock(long, TimeUnit)).

Класс Lock также может предоставить поведение и семантику, которые значительно отличаются от неявной мониторной блокировки, например, гарантированный порядок, нерекурсивное использование или обнаружение тупиков. Если реализация предоставляет такие специализированные семантики, то реализация должна документировать эти семантики.

Обратите внимание, что экземпляры Lock — это обычные объекты и могут сами использоваться в качестве цели в операторе synchronized. Получение мониторной блокировки экземпляра Lock не имеет заданной связи с вызовом любого из lock() методов этого экземпляра. Рекомендуется, чтобы избежать путаницы, вы никогда не использовали экземпляры Lock таким образом, за исключением их собственной реализации.

За исключением случаев, о которых сказано, передача значения null для любого параметра приведет к выбросу NullPointerException.

Синхронизация памяти

Все Lock реализации обязательно должны применять те же семантики синхронизации памяти, что и встроенная мониторная блокировка, как описано в главе 17 спецификации языка Java:

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

Неуспешные операции блокировки и разблокировки, а также рекурсивные операции блокировки/разблокировки не требуют никаких эффектов синхронизации памяти.

Соображения по реализации

Три формы получения блокировки (прерывимая, непрерывимая и с таймаутом) могут отличаться по производительности, гарантиям порядка или другим качественным характеристикам реализации. Кроме того, возможность прерывания текущего получения блокировки может быть недоступна в данном классе Lock. Следовательно, реализация не обязана определять точно такие же гарантии или семантику для всех трех форм получения блокировки, а также она не обязана поддерживать прерывание текущего получения блокировки. Реализация обязана четко документировать семантику и гарантии, предоставляемые каждым из методов блокировки. Она также должна соблюдать семантику прерывания, как определено в этом интерфейсе, в той степени, в которой поддержка прерывания получения блокировки поддерживается: полностью или только при входе в метод.

Поскольку прерывание обычно подразумевает отмену, а проверки на прерывание часто редки, реализация может отдавать предпочтение реагированию на прерывание по сравнению с обычным возвратом из метода. Это верно даже в том случае, если можно показать, что прерывание произошло после того, как другой процесс мог разблокировать поток. Реализация должна документировать это поведение.