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java多线程:ReentrantLock

java多线程:ReentrantLock

作者: Alsomail | 来源:发表于2017-03-27 16:19 被阅读68次

    在java中,除了用synchronized控制线程之外,还可以用ReentLock来控制。

    synchronized简单方便,但是适用场景比较单一,局限比较多。ReentrantLock则灵活得多,具有时间锁等待、可中断锁等功能。

    synchronized是JVM实现的,而Lock是代码层面实现的。
    synchronized封装了线程信息,便于调试,而Lock则并不知道自己当前所在线程是哪一个。

    需要注意的是,synchronized自己实现了锁的释放,所以我们执行完操作时,并不需要特意去释放锁,而Lock并没有,所以我们需要在拿到锁之后,需要在finally中执行锁的释放,如果忘记了,很容易出现问题。

    另外,从性能方面来说,高并发的情况,Lock的性能好过synchronized。

    简单介绍下ReentrantLock的使用

    lock

    尝试获取锁,如果拿不到,则一直等待,效果等同于synchronized

    Lock lock = new ReentrantLock();
    //创建一个重入锁
    lock.lock();
    //申请锁,此步骤往下都是锁住范围
    try{
      //拿到锁了,执行操作
    }finally{
      lock.unlock();
      //释放锁,在执行完操作之后,手动释放锁
    }
    

    tryLock

    尝试获取锁,如果拿不到,则不等待锁的释放,直接执行另一操作

    Lock lock = new ReentrantLock();
    if (lock.tryLock()) {   
        try {   
            // 拿到锁了,执行操作   
        } finally {   
            lock.unlock();   
        }   
    } else {   
    // 没拿到锁,执行操作 
    } 
    

    tryLock还有一个重载方法,可以传入等待时间

    Lock lock = new ReentrantLock();
    if (lock(5, TimeUnit.SECONDS)) {  
      //试图在五秒内获取锁,若获取不到,返回false
        try {   
            // 拿到锁了,执行操作   
        } finally {   
            lock.unlock();   
        }   
    } else {   
    // 没拿到锁,执行操作 
    } 
    

    lockInterruptibly

    在synchronized中,如果申请的对象锁被其他线程获取了,那么此线程会一直等待直到对象锁被释放,并且无法终止等待。那么在Lock中,lockInterruptibly方法表示,申请锁,并且可以中断申请。

    public class SleepThread extends Thread{
        
        private ReentrantLock lock;
        
        public SleepThread(ReentrantLock lock){
            this.lock=lock;
        }
        
        @Override
        public void run() {
            super.run();
            lock.lock();
            try {
                sleep(100000);
              //拿到锁之后睡觉
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally{
                lock.unlock();
            }
        }
    }
    
    public class InterruptiblyThread extends Thread{
        
        private ReentrantLock lock;
        
        public InterruptiblyThread(ReentrantLock lock){
            this.lock=lock;
        }
        
        @Override
        public void run() {
            super.run();
            try {
                lock.lockInterruptibly();
                 //申请锁,此过程可以被中断
                try{
                    
                }finally{
                    lock.unlock();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                //阻塞被唤醒并被要求处理中断
                //抓住或者抛出中断
                System.out.println("我被中断啦");
            }
            
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
            ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
            Thread sleep=new SleepThread(lock);
            Thread inter=new InterruptiblyThread(lock);
            
            sleep.start();
            inter.start();
            inter.interrupt();
        }
    
    我被中断啦
    

    等待与唤醒

    在synchronized中,线程通信用Object的wait、notify、notifyAll方法来实现。并且对象锁的唤醒与等待,是一一对应的。这种情况下,如果我只想唤醒其中某部分线程,那就必须用到多个对象锁了。

    Lock的本身实现了线程的通信方法,通过Condition的await、signal、signalAll来分别对应Object的方法。并且一个Lock可以和多个Condition关联。

    举个栗子:

    ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
    Condition empty = lock.newCondition();
    Condition full = lock.newCondition();
    
    public void lockConsume() {
      // 如果队列空了,则消费者等待
      if (TaskQueue.getInstance().isEmpty()) {
        lock.lock();
        try {
          if (TaskQueue.getInstance().isEmpty()) {
            // 生产者唤醒,这里只能唤醒由full.await进入等待的线程
            full.signal();
            try {
              //消费者等待
              empty.await();
            } catch (InterruptedException e) {
              // TODO Auto-generated catch block
              e.printStackTrace();
            }
          }
        } finally {
          lock.unlock();
        }
      } else {
        //消费
        TaskQueue.getInstance().getTask();
      }
    }
    
    private void lockProduce() {
      // 如果队列满了,生产者暂停
      if (TaskQueue.getInstance().isFull()) {
        lock.lock();
        try {
          if (TaskQueue.getInstance().isFull()) {
            // 消费者唤醒,这里同样只能唤醒由empty.await进入等待的线程
            empty.signal();
            try {
              //生产者暂停
              full.await();
            } catch (InterruptedException e) {
              e.printStackTrace();
            }
          }
        } finally {
          lock.unlock();
        }
      } else {
       //生产
        Bean b = new Bean();
        TaskQueue.getInstance().addTask(b);
      }
    }
    

    我用两个Condition控制了多个线程,而Lock却只有一个。Condition的方法和Object并没有什么功能上的不同,只不过更加灵活。

    公平性(FIFO)

    大家可能注意到上面等待与唤醒中举的栗子,初始化Lock的时候和之前的栗子不同,传入了一个布尔参数,这个参数就是用来控制Lock的公平性,即是否先入先出(默认为false)。

    如果Lock是公平的,那么线程执行的顺序会严格按照请求锁的顺序依次获得锁,而如果不是,则线程可能比其他先请求锁的线程先得到锁。

    Condition和Lock是绑定的,所以Condition也有Lock的公平性,Condition按照await的顺序一一唤醒。这里Condition按照自己的await队列唤醒之后,添加到Lock申请锁的队列中,依然按照FIFO获得锁。

    从性能上来说,公平性比非公平性的性能低,因为JVM无法根据条件调度线程,只能严格执行队列顺序。

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