Java多线程编程核心技术 —— Lock的使用

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使用ReentrantLock类

1、在Java多线程中,可以使用synchronized关键字来实现线程之间同步互斥,但在JDK1.5中新增加了ReentrantLock类也能达到同样的效果,并且在扩展功能上也更加强大,比如具有嗅探锁定、多路分支通知等功能,而且在使用上也比synchronized更加的灵活。

2、关键字synchronized与wait()和notify()/notifyAll()方法相结合可以实现等待/通知模式,类ReentrantLock也可以实现同样的功能,但需要借助于Condition对象。Condition类是在JDK5中出现的技术,使用它有更好的灵活性,比如可以实现多路通知功能,也就是在一个Lock对象里面可以创建多个Condition(即对象监视器)实例,线程对象可以注册在指定的Condition中,从而可以有选择性地进行线程通知,在调度线程上更加灵活。

3、在使用notify()/notifyAll()方法进行通知时,被通知的线程却是由JVM随机选择的。但使用ReentrantLock结合Condition类是可以实现前面介绍过的“选择性通知”,这个功能是非常重要的,而且在Condition类中是默认提供的。

4、而synchronized就相当于整个Lock对象中只有一个单一的Condition对象,所有的线程都注册在它一个对象的身上。线程开始notifyAll()时,需要通知所有的WAITING线程,没有选择权,会出现相当大的效率问题。

5、Object类中的wait()方法相当于Condition类中的await()方法。

      Object类中的wait(long timeout)方法相当于Condition类中的await(long time,TimeUnit unit)方法。

      Object类中的notify()方法相当于Condition类中的signal()方法。

      Object类中的notifyAll()方法相当于Condition类中的signalAll()方法。

6、如果有两个或两个以上的线程用同一个condition对象的signalAll()方法唤醒,那么会出现全部线程都会唤醒的结果。如果想单独唤醒部分线程该怎么处理呢?这时就有必要使用多个COndition对象了,就是Condition对象可以唤醒部分指定线程,有助于提升程序运行的效率。可以对线程进行分组,然后在唤醒指定组中的线程。

7、公平锁与非公平锁:锁Lock分为“公平锁”和“非公平锁”,公平锁表示线程获取锁的顺序是按照线程加锁的顺序来分配的,即先来先得的FIFO先进先出顺序。而非公平锁就是一种获取锁的抢占机制,是随机获得锁的,和公平锁不一样的就是先来的不一定先得到锁,这个方法可能造成某些线程一直拿不到锁,结果也就是不公平的了。

8、方法int getHoldCount()的作用是查询当前线程保持此锁定的个数,也就是调用lock()方法的次数。

9、方法int getQueueLength()的作用是返回正等待获取此锁定的线程估计数。比如有5个线程,1个线程首先执行await()方法,那么在调用getQueueLength()方法后返回值是4,说明有4个线程同时在等待lock的释放。

10、方法int getWaitQueueLength(Condition condition)的作用是返回等待此锁定相关的给定条件Condition的线程估计数。比如有5个线程,每个线程都执行了同一个condition对象的await()方法,则调用getWaitQueueLength(Condition condition)方法时返回的int值是5。

11、方法boolean hasQueueThread(Thread thread)的作用是查询指定的线程是否正在等待获取此锁定。

12、方法boolean hasQueueThreads()的作用是查询是否有线程正在等待获取此锁定。

13、方法boolean hasWaiters(Condition condition)的作用是查询是否有线程正在等待与此锁定有关的condition条件。

14、方法boolean isFair()的作用是判断是不是公平锁

在默认的情况下,ReentrantLock类使用的是非公平锁。

15、方法boolean isHeldByCurrentThread()的作用是查询当线程是否保持此锁定。

16、方法boolean isLocked()的作用是查询此锁定是否由任意线程保持。

17、方法void lockInterruptibly()的作用是:如果当前线程未被中断,则获取锁定,如果已经被中断则出现异常。

18、方法boolean tryLock()的作用是,仅在调用时锁定未被另一个线程保持的情况下,才获取该锁定。

19、方法boolean tryLock(long timeout,TimeUnit unit)的作用是,如果锁定在给定等待时间内没有被另一个线程保持,且当前线程未被中断,则获取该锁定。

使用ReentrantReadWriteLock类

类ReentrantLock具有完全互斥排他的效果,即同一时间只有一个线程在执行ReentrantLock.lock()方法后面的任务。这样做虽然保证了实例变量的线程安全性,但效率确实非常低下的。所以在JDK中体用了一种读写锁ReentrantReadWriteLock类,使用它可以加快运行效率,在某些不需要操作实例变量的方法中,完全可以使用读写锁ReentrantReadWriteLock来提升该方法的代码运行速度。

读写锁表示也有两个锁,一个是读操作下相关的锁,也称为共享锁;另一个是写操作相关的锁,也叫排他锁。也就是多个读锁之间不互斥,读锁与写锁互斥,写锁与写锁互斥。在没有线程Thread进行写入操作时,进行读取操作的多个Thread都可以获取读锁,而进行写入操作的Thread只有在获取写锁后才能进行写入操作。即多个Thread可以同时进行读取操作,但是同一时刻只允许一个Thread进行写入操作。

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