6. Java并发编程-并发包-Lock和Condition

前文介绍了java语言本身通过synchronized, wait, notify实现了管程，解决了并发编程两大难题：互斥和同步。 这两大问题并发包中也得到了相应的实现，分别时Lock和Condition。

并发包再造管程的理由

众所周知，java并发包是并发大师Doug Lea精心打造，他这么做的原因是什么？原来的语言级实现有哪些不足吗？确实如此，以互斥锁为例，并发包中的Lock新增了三个功能：

1）支持响应中断

// 支持中断的 API
void lockInterruptibly() throws InterruptedException;

2. 支持超时

boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)throws InterruptedException;

3. 支持非阻塞获取锁

boolean tryLock();

如何保证可见性

可见性是并发三大挑战之一，其余两个是：有序性和原子性。 原子性通过互斥锁解决。而在synchronized实现中，共享变量的可见性是通过一条happens-before规则决定的： 对一个锁的解锁happens-before于后续对这个锁的加锁。而在并发包中共享变量的可见性巧妙的利用了另两条happens-before规则：
1）对一个 volatile 变量的写操作相对于后续对这个 volatile 变量的读操作可见。
2） 传递性：指如果 A Happens-Before B，且 B Happens-Before C，那么 A Happens-Before C

具体来说通过在Lock的内部引入了一个volatile变量state, 当在一个线程中对共享变量做写操作后，执行unlock时读写了state， 这样根据顺序性规则，共享变量 happens-before unlock, 而第二个线程获取锁的方法lock()也会读写state， 这样根据volatile规则，unlock() happens-before lock()， 最后第二个线程中先lock() 再 读写共享变量，根据顺序规则lock() happens-before共享变量，根据传递性规则：第一个线程的共享变量对第二个线程的共享变量可见。

可重入锁和公平锁

创建锁的类名是 ReentrantLock， 所谓可重入锁，顾名思义，指的是线程可以重复获取同一把锁。ReentrantLock有个构造方法可以传递boolean类型的fair, 表示是否公平， 如果一个线程没有获取到锁就进入到了等待队列，如果期望等待时间最长的优先获得锁即为公平锁。

用锁的最佳实践

并发大师 Doug Lea《Java 并发编程：设计原则与模式》一书中，推荐的三个用锁的最佳实践，它们分别是：

1. 永远只在更新对象的成员变量时加锁
2. 永远只在访问可变的成员变量时加锁
3. 永远不在调用其他对象的方法时加锁

并发问题，本来就难以诊断，所以你一定要让你的代码尽量安全，尽量简单，哪怕有一点可能会出问题，都要努力避免

Condition

并发包使用Condition实现了管程中的条件变量。 默认的管程实现其实只有一个条件变量，而并发包的Condition可以支持多个条件变量，这是两者的重要区别。

初始化一个Condition：

Condition cond = lock.newCondition();

跟原生的wait¬ify类似，对应的实现是：

cond.await();
cond.signal();

同步和异步

通俗点来讲就是调用方是否需要等待结果，如果需要等待结果，就是同步；如果不需要等待结果，就是异步。