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详解Java多线程锁之Lock和ReadWriteLock

时间:2019-08-29 09:36:46  来源:  作者:

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Lock接口的实现类

ReentrantLock是实现了Lock接口的类,属于独享锁,独享锁在同一时刻仅有一个线程可以进行访问。Lock接口很简单,实现了如下:

public interface Lock {
 void lock();
 void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
 boolean tryLock();
 boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
 void unlock();
 Condition newCondition();
}

lock()和unlock()

lock()和unlock()必须成对出现。一般来说,使用lock必须在try{}块中进行,并且将释放锁的操作放在finally块中进行,以保证锁一定被被释放,防止死锁的发生。通常使用ReentrantLock来进行同步的话,是以下面这种形式去使用的:

ReentrantLock lock = ...;
lock.lock();
try{
 //处理任务
}catch(Exception ex){
 
}finally{
 lock.unlock(); //释放锁
}

tryLock()

tryLock()方法是有返回值的,它表示用来尝试获取锁,如果获取成功,则返回true,如果获取失败(即锁已被其他线程获取),则返回false,也就说这个方法无论如何都会立即返回。在拿不到锁时不会一直在那等待。

tryLock(long time, TimeUnit unit)

tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是类似的,只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待一定的时间,在时间期限之内如果还拿不到锁,就返回false。如果如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁,则返回true。

lockInterruptibly()

这是一个可中断的获取锁方法。

如果没有其他线程持有锁,则当前线程获取到锁,并为锁计数加1,并且立即返回;如果当前线程已经持有锁,则为锁计数加1,并立即返回。

如果其他线程持有锁,则当前线程将休眠直到下面两个事件中的一个发生:

  1. 当前线程获取到锁
  2. 其他线程中断当前线程

简而言之,lockInterruptibly()在线程等待锁期间是可以被interrupt的,而lock()在多线程等待锁期间是无视interrupt的。

实验示例:

class MyThread {
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 final Lock lock = new ReentrantLock();
 lock.lock();
 Thread t1 = new Thread(() -> {
 lock.lock(); //注释这行把下面注释打开再试试
// try {
// lock.lockInterruptibly();
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " interrupted.");
 });
 t1.start();
 Thread.sleep(1000);
 t1.interrupt();
 Thread.sleep(3000);
 }
}

注意,当一个线程获取了锁之后,是不会被interrupt()方法中断的。因为单独调用interrupt()方法不能中断正在运行过程中的线程,只能中断阻塞过程中的线程。

ReadWriteLock接口的实现类

ReadWriteLock也是一个接口,在它里面只定义了两个方法:

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。ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。

线程进入读锁的前提条件:

  1. 没有其他线程的写锁,
  2. 没有写请求或者有写请求,但调用线程和持有锁的线程是同一个
  3. 线程进入写锁的前提条件:
  4. 没有其他线程的读锁
  5. 没有其他线程的写锁

ReentrantReadWriteLock支持以下功能:

  1. 支持公平和非公平的获取锁的方式;
  2. 支持可重入。读线程在获取了读锁后还可以获取读锁;写线程在获取了写锁之后既可以再次获取写锁又可以获取读锁;
  3. 还允许从写入锁降级为读取锁,其实现方式是:先获取写入锁,然后获取读取锁,最后释放写入锁。但是,从读取锁升级到写入锁是不允许的;
  4. 读取锁和写入锁都支持锁获取期间的中断;
  5. Condition支持。仅写入锁提供了一个 Conditon 实现;读取锁不支持 Conditon ,readLock().newCondition() 会抛出 UnsupportedOperationException。

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。

使用实例:

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();
 
 } 
 // 如果将函数改成synchronized的,会降低多线程的执行效率
 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();
 }
 }
}

Lock/ReadWriteLock和synchronized的区别:

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
  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

官方表示,他们更支持synchronize,在未来的版本中还有优化余地,所以还是提倡在synchronized能实现需求的情况下,优先考虑使用synchronized来进行同步。



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