Java高并发系列(读书笔记)——关键字synchronized的功能扩展:重入锁
发布日期:2021-05-04 18:18:23 浏览次数:21 分类:精选文章

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重入锁可以完全替代关键字synchronized。在JDK5.0的早期版本中,重入锁的性能远远优于关键字synchronized,但从JDK6.0开始,JDK在关键字synchronized上做了大量优化,使得两者的性能差距并不大

重入锁的几个重要方法如下:

  • lock( ):获得锁,如果锁已经被占用,则等待
  • lockInterruptibly( ):获取锁,但优先相应中断
  • tryLock( ):尝试获得锁,如果成功,则返回true,失败返回false。该方法不等待,立即返回
  • unlock( ):释放锁

重入锁使用java.util.concurrent.locks.ReentrantLock类来实现。下面是一段使用简单锁实现多线程安全的代码

public class ReenterLock implements Runnable {       public static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();    public static int i = 0;    @Override    public void run() {           for (int j = 0; j < 10000000; j++) {               //使用重入锁保护临界区资源i,确保多线程对i操作的安全性            lock.lock();//加锁            try {                   i++;            } finally {                   //在退出临界区时,必须记得释放锁。                //否则其他线程就没有机会再访问临界区                lock.unlock();//释放锁            }        }    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {           ReenterLock t1 = new ReenterLock();//线程实例        Thread th1 = new Thread(t1);        Thread th2 = new Thread(t1);        th1.start();        th2.start();        th1.join();        th2.join();        System.out.println("i = " + i);    }}

重入锁可以提供中断处理的能力

与synchronized相比,如果一个线程在等待锁,那么结果只要两种情况,1 获得这把锁执行, 2 他保持等待状态。

而使用重入锁,则提供了另外一种可能性,那就是线程可以被中断,也就是在等待过程中,程序可以根据需要取消对锁的请求。

下面代码就产生了一个死锁,但得益于锁中断,我们可以很轻易地解决这个死锁

public class IntLock implements Runnable {       public static ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock();    public static ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock();    int lock;    /**     * 控制加锁顺序,方便构造死锁     * @param lock     */    public IntLock(int lock) {           this.lock = lock;    }    @Override    public void run() {           try {               if (lock == 1) {                   //对锁lock1先申请获取请求,这是一个可以对中断进行想要的锁申请动作!                lock1.lockInterruptibly();                try {                       Thread.sleep(500);                } catch (InterruptedException e) {                       e.printStackTrace();                }                //线程休眠500毫秒后对再对锁lock2申请获取请求                lock2.lockInterruptibly();            } else {                   //对锁lock2先申请获取请求,这是一个可以对中断进行想要的锁申请动作!                lock2.lockInterruptibly();                try {                       Thread.sleep(500);                } catch (InterruptedException e) {                       e.printStackTrace();                }                lock1.lockInterruptibly();            }        } catch (InterruptedException e) {               e.printStackTrace();        } finally {               if (lock1.isHeldByCurrentThread()) {                   //判断持有自己锁的线程是否是当前线程                lock1.unlock();            }            if (lock2.isHeldByCurrentThread()) {                   lock2.unlock();            }            System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ":线程退出");        }    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {           //线程实例 1        IntLock r1 = new IntLock(1);        //线程实例 2        IntLock r2 = new IntLock(2);        Thread t1 = new Thread(r1);        Thread t2 = new Thread(r2);        //开启t1线程后由于lock=1因此先获取lock1锁,并且线程睡眠500ms        t1.start();        //开启t2线程后由于lock=2因此先获取lock2锁        t2.start();        //由于上述中t1线程占用了lock1,t2线程占用了lock2        //导致接下来t1线程无法获取lock2,而t2线程无法获取lock1        //使主线程处于休眠状态,且此时t1,t2线程处于死锁状态        Thread.sleep(1000);        //此时中断t2线程,t2则会放弃对lock1的申请,并且是否已经获得的lock2        //这样t1线程就可以顺利得到lock2而继续执行下去        t2.interrupt();    }}

控制台输出结果

12:线程退出13:线程退出java.lang.InterruptedException	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.doAcquireInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:898)	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:1222)	at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.lockInterruptibly(ReentrantLock.java:335)	at com.sakura.JDKPACKET.IntLock.run(IntLock.java:39)	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

可以看出,中断后t1,t2线程双双退出,但真正完成工作的只有t1,而t2线程则放弃任务直接退出,释放资源。


重入锁可以申请限时等待

下面这个代码中展示了限时等待锁的使用

public class TimeLock implements Runnable {       public static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();        @Override    public void run() {           try {               if (lock.tryLock(5, TimeUnit.SECONDS)) {                   //试图获取锁,等待5秒 如果超时那就false                Thread.sleep(6000);            } else {                   System.out.println("get lock failed");            }        } catch (InterruptedException e) {               e.printStackTrace();        } finally {               if (lock.isHeldByCurrentThread()) {                   lock.unlock();            }        }    }    public static void main(String[] args) {           TimeLock r1 = new TimeLock();        Thread t1 = new Thread(r1);        Thread t2 = new Thread(r1);        //t1获取lock并持有长达6秒        t1.start();        //此时t2再获取lock锁但由于t2只等待5秒因此请求锁会失败        t2.start();    }}

下面该代码中如果锁被其他线程占用,则当前线程不会进行等待,而是立即返回false。

public class TryLock implements Runnable {       public static ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock();    public static ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock();    int lock;    public TryLock(int lock) {           this.lock = lock;    }        @Override    public void run() {           if (lock == 1) {               while (true) {                   if (lock1.tryLock()) {                       try {                           try {                               Thread.sleep(500);                        } catch (InterruptedException e) {                               e.printStackTrace();                        }                        if (lock2.tryLock()) {                               try {                                   System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ":My Job done");                                return;                            } finally {                                   lock2.unlock();                            }                        }                    } finally {                           lock1.unlock();                    }                }            }        } else {               while (true) {                   if (lock2.tryLock()) {                       try {                           try {                               Thread.sleep(500);                        } catch (InterruptedException e) {                               e.printStackTrace();                        }                        if (lock1.tryLock()) {                               try {                                   System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ":My Job done");                                return;                            } finally {                                   lock1.unlock();                            }                        }                    } finally {                           lock2.unlock();                    }                }            }        }    }    public static void main(String[] args) {           TryLock r1 = new TryLock(1);        TryLock r2 = new TryLock(2);        Thread t1 = new Thread(r1);        Thread t2 = new Thread(r2);        t1.start();        t2.start();    }}

上述代码中.采用了非常容易死锁的加锁顺序,在一般情况下,这会导致t1和t2互相等待. 但是使用tryLock()后,就会得到大大改善,线程不会傻傻的等待,而是不停的尝试.因此只要时间足够的长,线程总是会得到所有需要的资源.


公平锁

在大多情况下.锁的申请都是非公平的.两个线程同时申请锁a,谁先获得锁a呢 这是不一定的,系统只是会从这个锁的等待队列中随机挑选一个.而公平的锁,则不是这样的,他会按照时间的先后顺序,保证先到先得,后到后的。

公平锁的一大特点就是,不会产生饥饿现象,只要你排队,最终还是可以得到资源的, 如果我们使用synchronized关键字进行锁控制,那么产生的锁就是非公平的,而重入锁循序我们对其公平性进行设置,它的构造函数如下:public ReentrantLock(boolean fair) 当参数为fair为true时,表示锁是公平的。

以下代码很好地突出了公平锁的特点

public class FairLock implements Runnable {       public static ReentrantLock fairlock = new ReentrantLock(true);    @Override    public void run() {           while (true){               try {                   fairlock.lock();                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获得锁");            } finally {                   fairlock.unlock();            }        }    }    public static void main(String[] args) {           FairLock r1 = new FairLock();        Thread t1 = new Thread(r1,"Thread_t1");        Thread t2 = new Thread(r1,"Thread_t2");        t1.start();        t2.start();    }}

控制台输出的结果如下

Thread_t1获得锁Thread_t2获得锁Thread_t1获得锁Thread_t2获得锁Thread_t1获得锁Thread_t2获得锁Thread_t1获得锁Thread_t2获得锁
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