Интерфейс Lock

public interface Lock

Lock реализации предоставляют более расширенные операции блокировки, чем можно получить с использованием synchronized методов и операторов. Они позволяют более гибкую структуру, могут иметь совершенно разные свойства и могут поддерживать несколько связанных Condition объектов.

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

Использование synchronized методов или операторов предоставляет доступ к неявной блокировке монитора, связанной с каждым объектом, но принуждает все получение и освобождение блокировки происходить в блочно-структурированном виде: при получении нескольких блокировок они должны быть освобождены в обратном порядке, и все блокировки должны быть освобождены в той же лексической области, в которой они были получены.

Хотя механизм области действия для synchronized методов и операторов делает программирование с блокировками монитора намного проще и помогает избежать многих распространенных ошибок программирования, связанных с блокировками, есть случаи, когда вам нужно работать с блокировками более гибким способом. Например, некоторые алгоритмы для обхода конкурирующих структур данных требуют использования "ручной передачи" или "цепочечной блокировки": вы получаете блокировку узла А, затем узла В, затем освобождаете А и получаете С, затем освобождаете В и получаете D и так далее. Реализации интерфейса Lock позволяют использовать такие техники, позволяя получать и освобождать блокировку в разных областях действия и получать и освобождать несколько блокировок в любом порядке.

Вместе с этим увеличением гибкости приходит дополнительная ответственность. Отсутствие блокировки в блочно-структурированном виде устраняет 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 получении и освобождении блокировки в разных областях действия необходимо следить за тем, чтобы весь код, выполняемый в то время, когда блокировка удерживается, был защищен блоками try-finally или try-catch для обеспечения освобождения блокировки при необходимости.

Lock реализации предоставляют дополнительную функциональность по сравнению с использованием synchronized методов и операторов, предоставляя неостанавливаемый (неблокируемый) попытку получить блокировку (tryLock()), попытку получить блокировку, которая может быть прервана (lockInterruptibly(), и попытку получить блокировку, которая может быть ограничена по времени (tryLock(long, TimeUnit)).

Класс Lock также может предоставить поведение и семантику, которая сильно отличается от неявной блокировки монитора, например, гарантированный порядок, нерекурсивное использование или обнаружение тупика. Если реализация предоставляет такую специализированную семантику, то реализация должна документировать эту семантику.

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

За исключением случаев, когда это указано, передача значения null для любого параметра приведет к тому, что будет брошено исключение NullPointerException.

Синхронизация памяти

Все Lock реализации должны применять ту же семантику синхронизации памяти, что и встроенная блокировка монитора, как описано в главе 17 спецификации языка Java:

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

Неудачные операции блокировки и разблокировки, а также рекурсивные операции блокировки/разблокировки не требуют каких-либо эффектов синхронизации памяти.

Соображения по реализации

Три формы получения блокировки (прерывистая, непрерывистая и временная) могут отличаться по характеристикам производительности, гарантиям порядка или другим качествам реализации. Более того, возможность прервать продолжающееся получение 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, ни обязана поддерживать прерывание процесса получения блокировки. Реализация должна четко документировать семантику и гарантии, предоставляемые каждым из методов блокировки. Она также должна соблюдать семантику прерывания, как определено в этом интерфейсе, в той мере, в которой поддержка прерывания процесса получения блокировки поддерживается: это может быть полностью или только при входе в метод.

Поскольку прерывание, как правило, подразумевает отмену, и проверки на прерывание часто нечастые, реализация может отдавать приоритет реагированию на прерывание над нормальным возвратом метода. Это верно даже если можно показать, что прерывание произошло после того, как другой процесс мог разблокировать поток. Реализация должна документировать это поведение.