Интерфейс Lock

Lock реализации предоставляют более расширенные операции блокировки, чем можно получить, используя synchronized методы и операторы. 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 исключительный 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 позволять одновременный доступ к общему ресурсу, например, чтение блокировки 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 блочной структуре: когда несколько блокировок получены, 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 мониторными блокировками гораздо проще и помогает избежать многих распространенных ошибок программирования, связанных с блокировками, есть случаи, когда вам нужно работать с блокировками более гибко. Например, некоторые алгоритмы для обхода одновременно доступных структур данных требуют использования «ручной передачи» или «цепочной 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 методы, позволяя получать и освобождать блокировку в разных областях и позволяя получать и освобождать несколько блокировок в любом порядке.

Эта повышенная гибкость влечет за собой дополнительную ответственность. Отсутствие структурированной блокировки отменяет автоматическое освобождение блокировок, которое происходит с synchronized методами и операторами. В большинстве случаев следует использовать следующий фрагмент кода:

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

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

Класс Lock также может предоставить поведение и семантику, которые существенно отличаются от неявной мониторной блокировки, например, гарантированный порядок, нерекурсивное использование или обнаружение тупиков. Если реализация предоставляет такую специализированную семантику, то реализация должна документировать эту семантику.

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

Если не указано иное, передача значения null для любого параметра приведет к тому, что будет выброшено исключение NullPointerException.

Синхронизация памяти

Все Lock реализации должны соблюдать те же семантики синхронизации памяти, что и встроенная мониторная блокировка, как описано в Спецификации языка Java (17.4 Модель памяти):

• 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.

Учёт реализации

Три формы получения блокировки (прерывистая, непрерывистая и с таймаутом) могут отличаться по производительности, гарантиям порядка или другим качествам реализации. Кроме того, возможность прерывания текущего получения блокировки может быть недоступна в данном классе Lock. Следовательно, реализация не обязана определять точно те же гарантии или семантику для всех трёх форм получения блокировки, ни она не обязана поддерживать прерывание текущего 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 степени, в которой прерывание получения блокировки поддерживается: полностью или только при входе в метод.

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

Методы

lock

void lock()

lockInterruptibly

void lockInterruptibly()
                throws InterruptedException

Исключения:

InterruptedException - если текущий поток прерывается во время приобретения блокировки (и прерывание приобретения блокировки поддерживается)

tryLock

boolean tryLock()

Lock lock = ...;
 if (lock.tryLock()) {
   try {
     // manipulate protected state
   } finally {
     lock.unlock();
   }
 } else {
   // perform alternative actions
 }

Возвращает:

true если блокировка была приобретена и false в противном случае

tryLock

boolean tryLock(long time,
                TimeUnit unit)
         throws InterruptedException

Параметры:

time - максимальное время ожидания блокировки

unit - единица измерения времени для аргумента time

Возвращает:

true если блокировка была приобретена и false если время ожидания истекло до приобретения блокировки

Исключения:

InterruptedException - если текущий поток прерывается во время приобретения блокировки (и прерывание приобретения блокировки поддерживается)

unlock

void unlock()

newCondition

Condition newCondition()

Возвращает:

Новый экземпляр Condition для этого экземпляра Lock

Исключения:

UnsupportedOperationException - если эта реализация Lock не поддерживает условия