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Java 多线程加锁的方式

2022年09月17日 10:28:52Java技术7

参考博文:http://www.cnblogs.com/handsomeye/p/5999362.html

一.Java多线程可以通过:

1. synchronized关键字

2. Java.util.concurrent包中的lock接口和ReentrantLock实现类

这两种方式实现加锁。

 

二.synchronized关键字加锁的缺陷:

 

如果一个代码块被synchronized修饰了,当一个线程获取了对应的锁,并执行该代码块时,其他线程便只能一直等待,等待获取锁的线程释放锁,而这里获取锁的线程释放锁只会有两种情况:

  1)获取锁的线程执行完了该代码块,然后线程释放对锁的占有;

  2)线程执行发生异常,此时JVM会让线程自动释放锁。

  那么如果这个获取锁的线程由于要等待IO或者其他原因(比如调用sleep方法)被阻塞了,但是又没有释放锁,其他线程便只能干巴巴地等待,试想一下,这多么影响程序执行效率。

  因此就需要有一种机制可以不让等待的线程一直无期限地等待下去(比如只等待一定的时间或者能够响应中断),通过Lock就可以办到。

  再举个例子:当有多个线程读写文件时,读操作和写操作会发生冲突现象,写操作和写操作会发生冲突现象,但是读操作和读操作不会发生冲突现象。

  但是采用synchronized关键字来实现同步的话,就会导致一个问题:

  如果多个线程都只是进行读操作,所以当一个线程在进行读操作时,其他线程只能等待无法进行读操作。

  因此就需要一种机制来使得多个线程都只是进行读操作时,线程之间不会发生冲突,通过Lock就可以办到。

  另外,通过Lock可以知道线程有没有成功获取到锁。这个是synchronized无法办到的。

对比:

    1)Lock不是Java语言内置的,synchronized是Java语言的关键字,因此是内置特性。Lock是一个类,通过这个类可以实现同步访问;

  2)Lock和synchronized有一点非常大的不同,采用synchronized不需要用户去手动释放锁,当synchronized方法或者synchronized代码块执行完之后,系统会自动让线程释放对锁的占用;而Lock则必须要用户去手动释放锁,如果没有主动释放锁,就有可能导致出现死锁现象。

 

 

三.Lock和synchronized的选择:

  总结来说,Lock和synchronized有以下几点不同:

  1)Lock是一个接口,而synchronized是Java中的关键字,synchronized是内置的语言实现;

  2)synchronized在发生异常时,会自动释放线程占有的锁,因此不会导致死锁现象发生;而Lock在发生异常时,如果没有主动通过unLock()去释放锁,则很可能造成死锁现象,因此使用Lock时需要在finally块中释放锁;

  3)Lock可以让等待锁的线程响应中断,而synchronized却不行,使用synchronized时,等待的线程会一直等待下去,不能够响应中断;(I/O和Synchronized都能相应中断,即不需要处理interruptionException异常)

  4)通过Lock可以知道有没有成功获取锁,而synchronized却无法办到。

  5)Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。

  在性能上来说,如果竞争资源不激烈,两者的性能是差不多的,而当竞争资源非常激烈时(即有大量线程同时竞争),此时Lock的性能要远远优于synchronized。所以说,在具体使用时要根据适当情况选择。

 

四. 锁的种类介绍:

 

在前面介绍了Lock的基本使用,这一节来介绍一下与锁相关的几个概念。

  1.可重入锁

  如果锁具备可重入性,则称作为可重入锁。像synchronized和ReentrantLock都是可重入锁,可重入性在我看来实际上表明了锁的分配机制:基于线程的分配,而不是基于方法调用的分配。举个简单的例子,当一个线程执行到某个synchronized方法时,比如说method1,而在method1中会调用另外一个synchronized方法method2,此时线程不必重新去申请锁,而是可以直接执行方法method2。

  看下面这段代码就明白了:

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class MyClass {

    public synchronized void method1() {

        method2();

    }

     

    public synchronized void method2() {

         

    }

}

   上述代码中的两个方法method1和method2都用synchronized修饰了,假如某一时刻,线程A执行到了method1,此时线程A获取了这个对象的锁,而由于method2也是synchronized方法,假如synchronized不具备可重入性,此时线程A需要重新申请锁。但是这就会造成一个问题,因为线程A已经持有了该对象的锁,而又在申请获取该对象的锁,这样就会线程A一直等待永远不会获取到的锁。

  而由于synchronized和Lock都具备可重入性,所以不会发生上述现象。

  2.可中断锁

  可中断锁:顾名思义,就是可以相应中断的锁。

  在Java中,synchronized就不是可中断锁,而Lock是可中断锁。

  如果某一线程A正在执行锁中的代码,另一线程B正在等待获取该锁,可能由于等待时间过长,线程B不想等待了,想先处理其他事情,我们可以让它中断自己或者在别的线程中中断它,这种就是可中断锁。

  在前面演示lockInterruptibly()的用法时已经体现了Lock的可中断性。

  3.公平锁

  公平锁即尽量以请求锁的顺序来获取锁。比如同是有多个线程在等待一个锁,当这个锁被释放时,等待时间最久的线程(最先请求的线程)会获得该所,这种就是公平锁。

  非公平锁即无法保证锁的获取是按照请求锁的顺序进行的。这样就可能导致某个或者一些线程永远获取不到锁。

  在Java中,synchronized就是非公平锁,它无法保证等待的线程获取锁的顺序。

  而对于ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock,它默认情况下是非公平锁,但是可以设置为公平锁。

  看一下这2个类的源代码就清楚了:

  

  在ReentrantLock中定义了2个静态内部类,一个是NotFairSync,一个是FairSync,分别用来实现非公平锁和公平锁。

  我们可以在创建ReentrantLock对象时,通过以下方式来设置锁的公平性:

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ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);

   如果参数为true表示为公平锁,为fasle为非公平锁。默认情况下,如果使用无参构造器,则是非公平锁。

  

  另外在ReentrantLock类中定义了很多方法,比如:

  isFair()        //判断锁是否是公平锁

  isLocked()    //判断锁是否被任何线程获取了

  isHeldByCurrentThread()   //判断锁是否被当前线程获取了

  hasQueuedThreads()   //判断是否有线程在等待该锁

  在ReentrantReadWriteLock中也有类似的方法,同样也可以设置为公平锁和非公平锁。不过要记住,ReentrantReadWriteLock并未实现Lock接口,它实现的是ReadWriteLock接口。

  4.读写锁

  读写锁将对一个资源(比如文件)的访问分成了2个锁,一个读锁和一个写锁。

  正因为有了读写锁,才使得多个线程之间的读操作不会发生冲突。

  ReadWriteLock就是读写锁,它是一个接口,ReentrantReadWriteLock实现了这个接口。

  可以通过readLock()获取读锁,通过writeLock()获取写锁。

 

ReadWriteLock

  ReadWriteLock也是一个接口,在它里面只定义了两个方法:

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public interface ReadWriteLock {

    /**

     * Returns the lock used for reading.

     *

     * @return the lock used for reading.

     */

    Lock readLock();

 

    /**

     * Returns the lock used for writing.

     *

     * @return the lock used for writing.

     */

    Lock writeLock();

}

   一个用来获取读锁,一个用来获取写锁。也就是说将文件的读写操作分开,分成2个锁来分配给线程,从而使得多个线程可以同时进行读操作。下面的ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。

  4.ReentrantReadWriteLock

  ReentrantReadWriteLock里面提供了很多丰富的方法,不过最主要的有两个方法:readLock()和writeLock()用来获取读锁和写锁。

  下面通过几个例子来看一下ReentrantReadWriteLock具体用法。

  假如有多个线程要同时进行读操作的话,先看一下synchronized达到的效果:

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public class Test {

    private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();

     

    public static void main(String[] args)  {

        final Test test = new Test();

         

        new Thread(){

            public void run() {

                test.get(Thread.currentThread());

            };

        }.start();

         

        new Thread(){

            public void run() {

                test.get(Thread.currentThread());

            };

        }.start();

         

    }  

     

    public synchronized void get(Thread thread) {

        long start = System.currentTimeMillis();

        while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {

            System.out.println(thread.getName()+"正在进行读操作");

        }

        System.out.println(thread.getName()+"读操作完毕");

    }

}

   这段程序的输出结果会是,直到thread1执行完读操作之后,才会打印thread2执行读操作的信息。

  而改成用读写锁的话:

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public class Test {

    private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();

     

    public static void main(String[] args)  {

        final Test test = new Test();

         

        new Thread(){

            public void run() {

                test.get(Thread.currentThread());

            };

        }.start();

         

        new Thread(){

            public void run() {

                test.get(Thread.currentThread());

            };

        }.start();

         

    }  

     

    public void get(Thread thread) {

        rwl.readLock().lock();

        try {

            long start = System.currentTimeMillis();

             

            while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {

                System.out.println(thread.getName()+"正在进行读操作");

            }

            System.out.println(thread.getName()+"读操作完毕");

        finally {

            rwl.readLock().unlock();

        }

    }

}

  thread1和thread2在同时进行读操作。

  这样就大大提升了读操作的效率。

  不过要注意的是,如果有一个线程已经占用了读锁,则此时其他线程如果要申请写锁,则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。

  如果有一个线程已经占用了写锁,则此时其他线程如果申请写锁或者读锁,则申请的线程会一直等待释放写锁。

作者:微步229
来源链接:https://blog.csdn.net/lingbo229/article/details/81126614

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