Интерфейс Lock

public interface Lock

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

Блокировка — 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 предварительного получения блокировки. Однако некоторые блокировки могут разрешать одновременный доступ к общему ресурсу, например, чтение блокировки ReadWriteLock.

Использование synchronized методов или операторов обеспечивает доступ к неявной блокировке монитора, связанной с каждым объектом, но принуждает все получение и освобождение блокировки происходить в структурированном блоке: когда несколько блокировок приобретаются, 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 одновременно доступных структур данных требуют использования «последовательного» или «цепного блокирования»: вы приобретаете блокировку узла A, затем узла B, затем освобождаете A и приобретаете C, затем освобождаете B и приобретаете D и так далее. Реализации интерфейса Lock позволяют использовать такие техники, позволяя получить и освободить блокировку в разных областях и позволять приобретать и освобождать несколько блокировок в любом порядке.

С этим увеличением гибкости появляется дополнительная ответственность. Отсутствие структурированного по блокам блокирования удаляет автоматическое освобождение блокировок, которое происходит с synchronized методами и операторами. В большинстве случаев следует использовать следующий шаблон:

 
 Lock l = ...;
 l.lock(); // lock() as the last statement before the try block
 try {
   // access the resource protected by this lock
 } finally {
   l.unlock(); // unlock() as the first statement in the finally block
 }

При блокировании и разблокировании в разных областях необходимо следить за тем, чтобы весь код, выполняемый, пока блокировка удерживается, был защищен try-finally или try-catch, чтобы гарантировать освобождение блокировки при необходимости.

Lock реализации предоставляют дополнительную функциональность по сравнению с использованием synchronized методов и операторов, предоставляя неудачную попытку получения блокировки (tryLock()), попытку получения блокировки, которую можно прервать (lockInterruptibly()) и попытку получения блокировки, которая может истечь (tryLock(long, TimeUnit)).

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

Обратите внимание, что экземпляры Lock — это просто обычные объекты и могут сами использоваться в качестве цели в операторе synchronized. Получение блокировки монитора экземпляра Lock не имеет заданной взаимосвязи с вызовом методов lock() этого экземпляра. Рекомендуется, чтобы избежать путаницы, вы никогда не использовали экземпляры Lock таким образом, кроме как в своей собственной реализации.

За исключением случаев, оговоренных в отдельности, передача значения null для любого параметра приведет к выбросу NullPointerException.

Синхронизация памяти

Все Lock реализации обязаны обеспечивать те же семантики 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 успешное действие Lock.
• Успешная операция unlock имеет те же эффекты синхронизации памяти, что и успешное действие Unlock.

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

Соображения по реализации

Три формы получения блокировки (прерываемая, непрерывная и с тайм-аутом) могут отличаться по производительности, гарантиям порядка или другим характеристикам реализации. Кроме того, возможность прервать процесс получения блокировки может отсутствовать в данном классе Lock. Следовательно, реализация не обязана определять точно те же гарантии или семантику для всех трех форм получения блокировки, ни не обязана поддерживать прерывание текущего 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 поддерживается прерывание получения блокировки: полностью или только при входе в метод.

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