并发编程（三）—— ReentrantLock的用法
ReentrantLock是Java并发包中提供的一个可重入的互斥锁。ReentrantLock和synchronized在基本用法，行为语义上都是类似的，同样都具有可重入性。只不过相比原生的Synchronized，ReentrantLock增加了一些高级的扩展功能，比如它可以实现公平锁，同时也可以绑定多个Conditon。
可重入性/公平锁/非公平锁
可重入性
所谓的可重入性，就是可以支持一个线程对锁的重复获取，原生的synchronized就具有可重入性，一个用synchronized修饰的递归方法，当线程在执行期间，它是可以反复获取到锁的，而不会出现自己把自己锁死的情况。ReentrantLock也是如此，在调用lock()方法时，已经获取到锁的线程，能够再次调用lock()方法获取锁而不被阻塞。
公平锁/非公平锁
所谓公平锁,顾名思义，意指锁的获取策略相对公平，当多个线程在获取同一个锁时，必须按照锁的申请时间来依次获得锁，排排队，不能插队；非公平锁则不同，当锁被释放时，等待中的线程均有机会获得锁。synchronized是非公平锁，ReentrantLock默认也是非公平的，但是可以通过带boolean参数的构造方法指定使用公平锁，但非公平锁的性能一般要优于公平锁。
synchronized是Java原生的互斥同步锁，使用方便，对于synchronized修饰的方法或同步块，无需再显式释放锁。而ReentrantLock做为API层面的互斥锁，需要显式地去加锁解锁。采用Lock，必须主动去释放锁，并且在发生异常时，不会自动释放锁。因此一般来说，使用Lock必须在try{}catch{}块中进行，并且将释放锁的操作放在finally块中进行，以保证锁一定被被释放，防止死锁的发生。
class X { private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); // ... public void m() { lock.lock(); // 加锁 try { // ... 函数主题 } finally { lock.unlock() //解锁 } } }
源码分析
接下来我们从源码角度来看看ReentrantLock的实现原理，它是如何保证可重入性，又是如何实现公平锁的。
1、无参构造器（默认为非公平锁）
public ReentrantLock() { sync = new NonfairSync();//默认是非公平的 }
sync是ReentrantLock内部实现的一个同步组件，它是Reentrantlock的一个静态内部类，继承于AQS。
2、带布尔值的构造器（是否公平）
public ReentrantLock(boolean fair) { sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();//fair为true，公平锁；反之，非公平锁 }
此处可以指定是否采用公平锁，FailSync和NonFailSync亦为Reentrantlock的静态内部类，都继承于Sync。
3、lock()
public void lock() { sync.lock();//代理到Sync的lock方法上 }
Sync的lock方法是抽象的，实际的lock会代理到FairSync或是NonFairSync上（根据用户的选择来决定，公平锁还是非公平锁）
4、unlock()
public void unlock() { sync.release(1);//释放锁 }
释放锁，调用sync的release方法。
5、tryLock()
Lock lock = ...; if(lock.tryLock()) { try{ //处理任务 }catch(Exception ex){ }finally{ lock.unlock(); //释放锁 } }else { //如果不能获取锁，则直接做其他事情 }
tryLock()方法是有返回值的，它表示用来尝试获取锁，如果获取成功，则返回true，如果获取失败（即锁已被其他线程获取），则返回false。
6、newCondition()
public Condition newCondition() { return sync.newCondition(); }
获取一个conditon，ReentrantLock支持多个Condition
7、await（）
public class MyService { private Lock lock = new ReentrantLock(); private Condition condition=lock.newCondition(); public void testMethod() { try { lock.lock(); System.out.println("开始wait"); condition.await(); for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println("ThreadName=" + Thread.currentThread().getName() + (" " + (i + 1))); } } catch (InterruptedException e) { // TODO 自动生成的 catch 块 e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } } }
通过创建Condition对象来使线程wait，必须先执行lock.lock方法获得锁
8、signal（）
public void signal() { try { lock.lock(); condition.signal(); } finally { lock.unlock(); } }
condition对象的signal方法可以唤醒wait线程
9、创建多个condition对象
一个condition对象的signal（signalAll）方法和该对象的await方法是一一对应的，也就是一个condition对象的signal（signalAll）方法不能唤醒其他condition对象的await方法
ABC循环打印20遍
1 package main.java.Juc; 2 3 import java.util.concurrent.locks.Condition; 4 import java.util.concurrent.locks.Lock; 5 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; 6 7 /* 8 * 编写一个程序，开启 3 个线程，这三个线程的 ID 分别为 A、B、C，每个线程将自己的 ID 在屏幕上打印 10 遍，要求输出的结果必须按顺序显示。 9 * 如：ABCABCABC…… 依次递归 10 */ 11 public class TestABCAlternate { 12 13 public static void main(String[] args) { 14 AlternateDemo ad = new AlternateDemo(); 15 16 new Thread(new Runnable() { 17 @Override 18 public void run() { 19 for (int i = 1; i <= 20; i++) { 20 ad.loopA(i); 21 } 22 } 23 }, "A").start(); 24 25 new Thread(new Runnable() { 26 @Override 27 public void run() { 28 for (int i = 1; i <= 20; i++) { 29 ad.loopB(i); 30 } 31 } 32 }, "B").start(); 33 34 new Thread(new Runnable() { 35 @Override 36 public void run() { 37 for (int i = 1; i <= 20; i++) { 38 ad.loopC(i); 39 System.out.println("-----------------------------------"); 40 } 41 } 42 }, "C").start(); 43 } 44 45 } 46 47 class AlternateDemo{ 48 49 private int number = 1; //当前正在执行线程的标记 50 51 private Lock lock = new ReentrantLock(); 52 private Condition condition1 = lock.newCondition(); 53 private Condition condition2 = lock.newCondition(); 54 private Condition condition3 = lock.newCondition(); 55 56 /** 57 * @param totalLoop : 循环第几轮 58 */ 59 public void loopA(int totalLoop){ 60 lock.lock(); 61 try { 62 //1. 判断 63 if(number != 1){ 64 condition1.await(); 65 } 66 //2. 打印 67 for (int i = 1; i <= 1; i++) { 68 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + i + "\t" + totalLoop); 69 } 70 //3. 唤醒 71 number = 2; 72 condition2.signal(); 73 } catch (Exception e) { 74 e.printStackTrace(); 75 } finally { 76 lock.unlock(); 77 } 78 } 79 80 public void loopB(int totalLoop){ 81 lock.lock(); 82 try { 83 //1. 判断 84 if(number != 2){ 85 condition2.await(); 86 } 87 //2. 打印 88 for (int i = 1; i <= 1; i++) { 89 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + i + "\t" + totalLoop); 90 } 91 //3. 唤醒 92 number = 3; 93 condition3.signal(); 94 } catch (Exception e) { 95 e.printStackTrace(); 96 } finally { 97 lock.unlock(); 98 } 99 } 100 101 public void loopC(int totalLoop){ 102 lock.lock(); 103 try { 104 //1. 判断 105 if(number != 3){ 106 condition3.await(); 107 } 108 //2. 打印 109 for (int i = 1; i <= 1; i++) { 110 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + i + "\t" + totalLoop); 111 } 112 //3. 唤醒 113 number = 1; 114 condition1.signal(); 115 } catch (Exception e) { 116 e.printStackTrace(); 117 } finally { 118 lock.unlock(); 119 } 120 } 121 122 }
运行结果：
代码分析：
三个线程分别循环20次调用loopA、loopB、loopC打印，但是不确定是哪个方法先被调用到,如果是loopB先调用，则loopB方法先获取到锁，loopA和loopC等待锁，此时线程执行标记number=1，代码84行处为true,则condition2.await();如果需要唤醒此线程，则需要用condition2来唤醒，此时线程交出锁；
如果loopA获取了锁，loopB和loopC等待锁，此时线程执行标记number=1，代码63行处为false,则执行67行打印，打印完则用condition2.signal()唤醒打印loopB的线程，接着loopB的线程去打印B，线程loopB打印完毕去唤醒打印loopC的线程，打印完loopC再唤醒loopA，如此循环20次。
总结
1、Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现；
2、synchronized在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生；而Lock在发生异常时，如果没有主动通过unLock()去释放锁，则很可能造成死锁现象，因此使用Lock时需要在finally块中释放锁；
3、Lock类可以创建Condition对象，Condition对象用来是线程等待和唤醒线程，需要注意的是Condition对象的唤醒的是用同一个Condition执行await方法的线程，所以也就可以实现唤醒指定类的线程
