欢迎来到《并发王者课》，本文是该系列文章中的第14篇。
在*金系列中，我们介绍了并发中一些问题，比如死锁、活锁、线程饥饿等问题。在并发编程中，这些问题无疑都是需要解决的。所以，在铂金系列文章中，我们会从并发中的问题出发，探索Java所提供的锁的能力以及它们是如何解决这些问题的。
作为铂金系列文章的第一篇，我们将从Lock接口开始介绍，因为它是Java中锁的基础，也是并发能力的基础。
一、理解Java中锁的基础：Lock接口
在青铜系列文章中，我们介绍了通过synchronized关键字实现对方法和代码块加锁的用法。然而，虽然synchronized非常好用、易用，但是它的灵活度却十分有限，不能灵活地控制加锁和释放锁的时机。所以，为了更灵活地使用锁，并满足更多的场景需要，就需要我们能够自主地定义锁。于是，就有了Lock接口。
理解Lock最直观的方式，莫过于直接在JDK所提供的并发工具类中找到它，如下图所示：
可以看到，Lock接口提供了一些能力API，并有一些具体的实现，如ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock等。
1.Lock的五个核心能力API
voidlock()：获取锁。如果当前锁不可用，则会被阻塞直至锁释放；
voidlockInterruptibly()：获取锁并允许被中断。这个方法和lock()类似，不同的是，它允许被中断并抛出中断异常。
booleantryLock()：尝试获取锁。会立即返回结果，而不会被阻塞。
booleantryLock(longtimeout,TimeUnittimeUnit)：尝试获取锁并等待一段时间。这个方法和tryLock()，但是它会根据参数等待–会，如果在规定的时间内未能获取到锁就会放弃；
voidunlock()：释放锁。
2.Lock的常见实现
在Java并发工具类中，Lock接口有一些实现，比如：
ReentrantLock：可重入锁；
ReentrantReadWriteLock：可重入读写锁；
除了列举的两个实现外，还有一些其他实现类。对于这些实现，暂且不必详细了解，后面会详细介绍。在目前阶段，你需要理解的是Lock是它们的基础。
二、自定义Lock
接下来，我们基于前面的示例代码，看看如何将synchronized版本的锁用Lock来实现。
publicstaticclassWildMonster{privatebooleanisWildMonsterBeenKilled;publicsynchronizedvoidkillWildMonster(){StringplayerName=Thread.currentThread().getName();if(isWildMonsterBeenKilled){System.out.println(playerName+"未斩杀野怪失败...");return;}isWildMonsterBeenKilled=true;System.out.println(playerName+"斩获野怪！");}}
1.实现一把简单的锁
创建类WildMonsterLock并实现Lock接口，WildMonsterLock将是取代synchronized的关键：
//自定义锁publicclassWildMonsterLockimplementsLock{privatebooleanisLocked=false;//实现lock方法publicvoidlock(){synchronized(this){while(isLocked){try{wait();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}isLocked=true;}}//实现unlock方法publicvoidunlock(){synchronized(this){isLocked=false;this.notify();}}}
在实现Lock接口时，你需要实现它上述的所有方法。不过，为了简化代码方便展示，我们移除了WildMonsterLock类中的tryLock等方法。
对于wait和notify方法的时候，如果你不熟悉的话，可以查看青铜系列的文章。这里需要提醒的是，notify在使用时务必要和wait是同一个监视器。
基于刚才定义的WildMonsterLock，创建WildMonster类，并在方法killWildMonster中使用WildMonsterLock对象，从而取代synchronized.
//使用刚才自定义的锁publicstaticclassWildMonster{privatebooleanisWildMonsterBeenKilled;publicvoidkillWildMonster(){//创建锁对象Locklock=newWildMonsterLock();//获取锁lock.lock();try{StringplayerName=Thread.currentThread().getName();if(isWildMonsterBeenKilled){System.out.println(playerName+"未斩杀野怪失败...");return;}isWildMonsterBeenKilled=true;System.out.println(playerName+"斩获野怪！");}finally{//执行结束后，无论如何不要忘记释放锁lock.unlock();}}}
输出结果如下：
哪吒斩获野怪！典韦未斩杀野怪失败...兰陵王未斩杀野怪失败...铠未斩杀野怪失败...Processfinishedwithexitcode0
从结果中可以看到：只有哪吒一人斩获了野怪，其他几个英雄均以失败告终，结果符合预期。这说明，WildMonsterLock达到了和synchronized一致的效果。
不过，这里有细节需要注意。在使用synchronized时我们无需关心锁的释放，JVM会帮助我们自动完成。然而，在使用自定义的锁时，一定要使用try...finally来确保锁最终一定会被释放，否则将造成后续线程被阻塞的严重后果。
2.实现可重入的锁
在synchronized中，锁是可以重入的。所谓锁的可重入，指的是锁可以被线程重复或递归调用。比如，加锁对象中存在多个加锁方法时，当线程在获取到锁进入其中任一方法后，线程应该可以同时进入其他的加锁方法，而不会出现被阻塞的情况。当然，前提条件是这个加锁的方法用的是同一个对象的锁（监视器）。
在下面这段代码中，方法A和B都是同步方法，并且A中调用B.那么，线程在调用A时已经获得了当前对象的锁，那么线程在A中调用B时可以直接调用，这就是锁的可重入性。
publicclassWildMonster{publicsynchronizedvoidA(){B();}publicsynchronizedvoidB(){doSomething...}}
所以，为了让我们自定义的WildMonsterLock也支持可重入，我们需要对代码进行一点改动。
publicclassWildMonsterLockimplementsLock{privatebooleanisLocked=false;//重点：增加字段保存当前获得锁的线程privateThreadlockedBy=null;//重点：增加字段记录上锁次数privateintlockedCount=0;publicvoidlock(){synchronized(this){ThreadcallingThread=Thread.currentThread();//重点：判断是否为当前线程while(isLockedlockedBy!=callingThread){try{wait();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}isLocked=true;lockedBy=callingThread;lockedCount++;}}publicvoidunlock(){synchronized(this){//重点：判断是否为当前线程if(Thread.currentThread()==this.lockedBy){lockedCount--;if(lockedCount==0){isLocked=false;this.notify();}}}}}
在新的WildMonsterLock中，我们增加了this.lockedBy和lockedCount字段，并在加锁和解锁时增加对线程的判断。在加锁时，如果当前线程已经获得锁，那么将不必进入等待。而在解锁时，只有当前线程能解锁。
lockedCount字段则是为了保证解锁的次数和加锁的次数是匹配的，比如加锁了3次，那么相应的也要3次解锁。
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