Интерфейс Lock

public interface Lock

Реализации Lock предоставляют более широкие возможности блокировки, чем те, которые доступны с помощью методов и операторов synchronized. Они обеспечивают более гибкую организацию, могут обладать совершенно различными свойствами и поддерживать несколько связанных объектов Condition.

Блокировка — это инструмент управления доступом нескольких потоков к общему ресурсу. Обычно блокировка предоставляет исключительный доступ к общему ресурсу: одновременно блокировку может получить только один поток, и для любого доступа к общему ресурсу сначала необходимо получить блокировку. Однако некоторые блокировки могут разрешать одновременный доступ к общему ресурсу, например блокировка чтения у ReadWriteLock.

Использование методов или операторов synchronized предоставляет доступ к неявной блокировке монитора, связанной с каждым объектом, но требует, чтобы получение и освобождение всех блокировок происходило структурированным образом: если получено несколько блокировок, их необходимо освободить в обратном порядке, и все блокировки должны быть освобождены в той же лексической области, в которой они были получены.

Хотя механизм ограничения области действия методов и операторов synchronized значительно упрощает работу с блокировками монитора и помогает избежать многих распространённых ошибок программирования, связанных с блокировками, иногда требуется работать с ними более гибким образом. Например, некоторые алгоритмы обхода структур данных, к которым осуществляется параллельный доступ, требуют использования «передачи блокировки» или «цепочечной блокировки»: вы получаете блокировку узла A, затем узла B, после чего освобождаете A и получаете C, затем освобождаете B и получаете D и так далее. Реализации интерфейса Lock позволяют применять такие методы, предоставляя возможность получать и освобождать блокировку в разных областях действия, а также получать и освобождать несколько блокировок в любом порядке.

Повышенная гибкость влечёт за собой дополнительную ответственность. Отсутствие структурированной блокировки устраняет автоматическое освобождение блокировок, происходящее при использовании методов и операторов synchronized. 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
}

Если блокировка и разблокировка происходят в разных областях действия, необходимо позаботиться о том, чтобы весь код, выполняемый при удержании блокировки, был защищён конструкцией try-finally или try-catch, гарантирующей освобождение блокировки при необходимости.

Реализации Lock предоставляют дополнительные возможности по сравнению с использованием методов и операторов synchronized: неблокирующую попытку получить блокировку (tryLock()), попытку получить блокировку, которую можно прервать (lockInterruptibly()), а также попытку получить блокировку с ожиданием до истечения тайм-аута (tryLock(long, TimeUnit)).

Класс Lock также может обеспечивать поведение и семантику, существенно отличающиеся от неявной блокировки монитора, например гарантированный порядок, запрет повторного входа или обнаружение взаимоблокировок. Если реализация предоставляет такую специализированную семантику, она должна документировать её.

Обратите внимание, что экземпляры Lock — это обычные объекты, которые сами могут использоваться в качестве цели оператора synchronized. Получение блокировки монитора экземпляра Lock не имеет определённой связи с вызовом любого из методов lock() этого экземпляра. Во избежание путаницы рекомендуется никогда не использовать экземпляры Lock таким образом, кроме случаев, когда это происходит внутри их собственной реализации.

Если не указано иное, передача значения null в качестве любого параметра приведёт к выбросу исключения NullPointerException.

Синхронизация памяти

Все реализации Lock должны обеспечивать ту же семантику синхронизации памяти, что и встроенная блокировка монитора, описанная в главе 17 Спецификации языка Java:

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

Неуспешные операции блокировки и разблокировки, а также повторные операции блокировки и разблокировки не требуют каких-либо эффектов синхронизации памяти.

Особенности реализации

Три способа получения блокировки (с возможностью прерывания, без возможности прерывания и с тайм-аутом) могут различаться по производительности, гарантиям порядка или другим характеристикам реализации. Кроме того, в конкретном классе Lock может отсутствовать возможность прервать текущую попытку получения блокировки. Поэтому реализация не обязана предоставлять одинаковые гарантии или семантику для всех трёх способов получения блокировки и не обязана поддерживать прерывание текущей попытки получения блокировки. Реализация должна чётко документировать семантику и гарантии, предоставляемые каждым методом блокировки. Она также должна соблюдать семантику прерывания, определённую в этом интерфейсе, в той мере, в какой поддерживается прерывание получения блокировки: либо на протяжении всей операции, либо только при входе в метод.

Поскольку прерывание обычно подразумевает отмену, а проверка прерывания часто выполняется нечасто, реализация может предпочесть обработку прерывания обычному возврату из метода. Это справедливо, даже если можно показать, что прерывание произошло после того, как другое действие могло разблокировать поток. Реализации следует документировать такое поведение.