Java 关于 Lock#lock() 的加锁位置

冷不防 2023-10-01 22:07 12阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  1. Lock\#lock() 的加锁位置问题
 *  2. Lock\#lock() 加锁位置分析
 *   *   *  2.1 加锁在 try 内部可能的问题
         *  2.2 加锁在 try 外部非第一行可能的问题

## 1. Lock\#lock() 的加锁位置问题 ##

最近在做项目的性能优化，需要将原本单线程跑的程序改造成多线程并行以提高性能。然而业务资源池子是定量的，多线程并行势必涉及到共享资源抢占的问题，`需要实现线程间的互斥等待`。这种需求采用同步锁是毋庸置疑的，但是在加锁的位置上却有一些细节，例如加锁操作是否可以放在 try 代码块里面呢？

## 2. Lock\#lock() 加锁位置分析 ##

先给出结论，加锁操作推荐放在 try 代码块外部第一行，以下是 [JDK 文档][JDK] 给出的 Lock 使用示例，可以注意到两点：

> 1.  加锁操作 `Lock#lock()` 方法调用放在 try 代码块外部第一行
> 2.  解锁操作 `Lock#unlock()` 方法放在 finally 代码块内
> 
> --------------------
> 
> 第 2 点没什么好说的，解锁操作在 finally 里保证业务代码出现异常时锁依然能被释放，可以避免死锁产生。关于第 1 点则需要一些澄清，下文将解释以下两种情况可能产生的问题：
> 
> 1.  `在 try 内部加锁`
> 2.  `在 try 外部非第一行加锁`

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

#### 2.1 加锁在 try 内部可能的问题 ####

以下是将加锁操作放在 try 内部的代码示例，仔细考虑就能发现问题点：

> 1.  假设 `Lock#lock()` 方法抛出运行时异常，如果加锁放在 try 代码块内部，则必然触发 finally 中的解锁方法 `Lock#lunock()` 的执行
> 2.  `Lock#lunock()` 方法会调用 AQS 的 `tryRelease()` 方法，如果当前 Lock 的实现类为`独占锁（例如 ReentrantLock）`，那么其内部实现会检查当前解锁线程是否是持有锁的线程，如果不是则抛出 IllegalMonitorStateException 异常
> 3.  当前线程在加锁方法 `Lock#lock()` 中抛出异常，显然当前线程未持有锁，然而它却在 finally 中进行解锁操作，通常情况下这里都会抛出一个解锁失败的 `IllegalMonitorStateException` 异常
> 4.  以上过程中总共产生了两个异常，一个是在加锁时，另一个是在解锁时。然而在控制台查看异常堆栈，会发现加锁时异常堆栈丢失了，只剩下解锁时的异常堆栈，不利于问题排查
>     
>         Exception in thread "main" java.lang.IllegalMonitorStateException
>             at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$Sync.tryRelease(ReentrantLock.java:151)
>             at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.release(AbstractQueuedSynchronizer.java:1261)
>             at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.unlock(ReentrantLock.java:457)
> 
> --------------------
> 
> 以上问题的核心点在于，JDK 的独占锁 Lock 实现在解锁时会对操作线程进行校验，未持有锁的线程进行解锁操作将导致异常

public static void main(String[] args) {
        
            Lock lock = new ReentrantLock();
            try {
        
                // 可在 Lock#lock() 方法执行前抛一个运行时异常，将抛异常和 Lock#lock() 方法执行
                // 整体当成一个拿锁的原子操作，模拟线程拿锁过程发生异常的情况
                // if (args.length == 0) throw new RuntimeException();
                lock.lock();
            } finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }

#### 2.2 加锁在 try 外部非第一行可能的问题 ####

以下是加锁操作在 try 代码块外部非第一行的示例，简单解释下代码执行过程中可能产生的问题：

> 1.  当前线程执行 `Lock#lock()` 方法正常拿到锁，继续往下执行
> 2.  此处抛一个运行时异常模拟代码执行异常的情况，异常被抛出后当前线程执行中断，而此时线程还没有进入 try 代码块，finally 代码块必然不会执行，解锁操作自然更无从谈起
> 3.  当前线程拿到锁后发生异常，终止执行却没有解锁，毫无疑问死锁就这样产生了

public static void main(String[] args) {
        
            Lock lock = new ReentrantLock();
            lock.lock();
            if (args.length == 0) throw new RuntimeException();
            try {
        
                // TODO 
            } finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }

[JDK]: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/concurrent/locks/Lock.html