Как работать с интерфейсом Lock в Java для синхронизации?

java.util.concurrent.locks.Lock — это интерфейс для более гибкой и расширенной синхронизации потоков по сравнению с synchronized. Основная реализация — ReentrantLock.

Базовый шаблон использования: Всегда вызывайте unlock() в блоке finally, чтобы гарантировать освобождение блокировки даже при возникновении исключения.

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock(); // Захват блокировки

try {
    // Критическая секция (доступ к общему ресурсу)
    sharedResource.modify();
} finally {
    lock.unlock(); // Гарантированное освобождение
}

Ключевые возможности Lock (преимущества перед synchronized):

• Попытка захвата с таймаутом (tryLock):

  if (lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) { // Пытается захватить 1 секунду
      try { /* работа с ресурсом */ }
      finally { lock.unlock(); }
  } else {
      // Действие, если блокировка не получена
  }

• Прерываемое ожидание (lockInterruptibly):

  lock.lockInterruptibly(); // Поток может быть прерван во время ожидания
  try { /* ... */ } finally { lock.unlock(); }

• Честность (fairness):

  Lock fairLock = new ReentrantLock(true); // Очередь FIFO для ожидающих потоков

• Условные переменные (Condition): Позволяют организовать точечное ожидание/сигнализацию.

  Condition condition = lock.newCondition();
  // В потоке 1:
  lock.lock();
  try {
      while (!conditionMet) {
          condition.await(); // Освобождает lock и ждёт
      }
  } finally { lock.unlock(); }
  
  // В потоке 2:
  lock.lock();
  try {
      conditionMet = true;
      condition.signal(); // Будит один ожидающий поток
  } finally { lock.unlock(); }

Когда использовать Lock? В сложных сценариях, где требуется контроль над процессом блокировки: таймауты, прерывания, чередование блокировок или использование нескольких условий ожидания.