以前咱们讲到了如何使用关键字synchronized来实现同步访问。本文咱们继续来探讨这个问题,从Java 5以后,在java.util.concurrent.locks包下提供了另一种方式来实现同步访问,那就是Lock。 也许有朋友会问,既然均可以经过synchronized来实现同步访问了,那么为何还须要提供Lock?这个问题将在下面进行阐述。本文先从synchronized的缺陷讲起,而后再讲述java.util.concurrent.locks包下经常使用的有哪些类和接口,最后讨论如下一些关于锁的概念方面的东西。 请尊重做者劳动成果,转载请标明原文连接:http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3923167.htmlhtml
|方法| 是否释放锁 |备注| | :-------- |:--------:| :-- | |wait |是| wait和notify/notifyAll是成对出现的, 必须在synchronize块中被调用| |sleep| 否| 可以使低优先级的线程得到执行机会| |yield |否| yield方法使当前线程让出CPU占有权, 但让出的时间是不可设定的|java
synchronized是java中的一个关键字,也就是说是Java语言内置的特性。那么为何会出现Lock呢? 在上面一篇文章中,咱们了解到若是一个代码块被synchronized修饰了,当一个线程获取了对应的锁,并执行该代码块时,其余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状况:获取锁的线程执行完了该代码块,而后线程释放对锁的占有;线程执行发生异常,此时JVM会让线程自动释放锁。安全
总结一下,也就是说Lock提供了比synchronized更丰富的功能:less
可是要注意如下几点:ide
下面咱们就来探讨一下java.util.concurrent.locks包中经常使用的类和接口。性能
首先要说明的就是Lock,经过查看Lock的源码可知,Lock是一个接口:ui
public interface Lock { void lock(); void lockInterruptibly() throws InterruptedException; boolean tryLock(); boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException; void unlock(); Condition newCondition(); }
下面来逐个讲述Lock接口中每一个方法的使用,lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用来获取锁的。unLock()方法是用来释放锁的。newCondition()这个方法暂且不在此讲述,会在后面的线程协做一文中讲述。 在Lock中声明了四个方法来获取锁,那么这四个方法有何区别呢?this
首先lock()方法是日常使用得最多的一个方法,就是用来获取锁。若是锁已被其余线程获取,则进行等待。因为在前面讲到若是采用Lock,必须主动去释放锁,而且在发生异常时,不会自动释放锁。所以通常来讲,使用Lock必须在try{}catch{}块中进行,而且将释放锁的操做放在finally块中进行,以保证锁必定被被释放,防止死锁的发生。一般使用Lock来进行同步的话,是如下面这种形式去使用的:线程
Lock lock = ...; lock.lock(); try{ //处理任务 }catch(Exception ex){ }finally{ lock.unlock(); //释放锁 }
tryLock()方法是有返回值的,它表示用来尝试获取锁,若是获取成功,则返回true,若是获取失败(即锁已被其余线程获取),则返回false,也就说这个方法不管如何都会当即返回,在拿不到锁时不会一直在那等待。code
Lock lock = ...; if(lock.tryLock()) { try{ //处理任务 }catch(Exception ex){ }finally{ lock.unlock(); //释放锁 } }else { //若是不能获取锁,则直接作其余事情 }
tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是相似的,只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待必定的时间,在时间期限以内若是还拿不到锁,就返回false。若是若是一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁,则返回true。因此,通常状况下经过tryLock来获取锁时是这样使用的:
lockInterruptibly()方法比较特殊,当经过这个方法去获取锁时,若是线程正在等待获取锁,则这个线程可以响应中断,即中断线程的等待状态。也就使说,当两个线程同时经过lock.lockInterruptibly()想获取某个锁时,倘若此时线程A获取到了锁,而线程B只有在等待,那么对线程B调用threadB.interrupt()方法可以中断线程B的等待过程。 因为lockInterruptibly()的声明中抛出了异常,因此lock.lockInterruptibly()必须放在try块中或者在调用lockInterruptibly()的方法外声明抛出InterruptedException。所以lockInterruptibly()通常的使用形式以下:
public void method() throws InterruptedException { lock.lockInterruptibly(); try { //..... } finally { lock.unlock(); } }
注意,当一个线程获取了锁以后,是不会被interrupt()方法中断的。由于自己在前面的文章中讲过单独调用interrupt()方法不能中断正在运行过程当中的线程,只能中断阻塞过程当中的线程。所以当经过lockInterruptibly()方法获取某个锁时,若是不能获取到,只有进行等待的状况下,是能够响应中断的。而用synchronized修饰的话,当一个线程处于等待某个锁的状态,是没法被中断的,只有一直等待下去。
ReentrantLock,意思是“可重入锁”。ReentrantLock是惟一实现了Lock接口的类,而且ReentrantLock提供了更多的方法。下面经过一些实例看具体看一下如何使用ReentrantLock。
public class Test { private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>(); public static void main(String[] args) { final Test test = new Test(); new Thread(){ public void run() { test.insert(Thread.currentThread()); }; }.start(); new Thread(){ public void run() { test.insert(Thread.currentThread()); }; }.start(); } public void insert(Thread thread) { Lock lock = new ReentrantLock(); //注意这个地方 lock.lock(); try { System.out.println(thread.getName()+"获得了锁"); for(int i=0;i<5;i++) { arrayList.add(i); } } catch (Exception e) { // TODO: handle exception }finally { System.out.println(thread.getName()+"释放了锁"); lock.unlock(); } } }
先想一下这段代码的输出结果是什么?
Thread-0获得了锁 Thread-1获得了锁 Thread-0释放了锁 Thread-1释放了锁
也许有朋友会问,怎么会输出这个结果?第二个线程怎么会在第一个线程释放锁以前获得了锁?缘由在于,在insert方法中的lock变量是局部变量,每一个线程执行该方法时都会保存一个副本,那么理所固然每一个线程执行到lock.lock()处获取的是不一样的锁,因此就不会发生冲突。 知道了缘由改起来就比较容易了,只须要将lock声明为类的属性便可。
public class Test { private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>(); private Lock lock = new ReentrantLock(); //注意这个地方 public static void main(String[] args) { final Test test = new Test(); new Thread(){ public void run() { test.insert(Thread.currentThread()); }; }.start(); new Thread(){ public void run() { test.insert(Thread.currentThread()); }; }.start(); } public void insert(Thread thread) { lock.lock(); try { System.out.println(thread.getName()+"获得了锁"); for(int i=0;i<5;i++) { arrayList.add(i); } } catch (Exception e) { // TODO: handle exception }finally { System.out.println(thread.getName()+"释放了锁"); lock.unlock(); } } }
这样就是正确地使用Lock的方法了。 例子2,tryLock()的使用方法
public class Test { private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>(); private Lock lock = new ReentrantLock(); //注意这个地方 public static void main(String[] args) { final Test test = new Test(); new Thread(){ public void run() { test.insert(Thread.currentThread()); }; }.start(); new Thread(){ public void run() { test.insert(Thread.currentThread()); }; }.start(); } public void insert(Thread thread) { if(lock.tryLock()) { try { System.out.println(thread.getName()+"获得了锁"); for(int i=0;i<5;i++) { arrayList.add(i); } } catch (Exception e) { // TODO: handle exception }finally { System.out.println(thread.getName()+"释放了锁"); lock.unlock(); } } else { System.out.println(thread.getName()+"获取锁失败"); } } }
输出结果:
Thread-0获得了锁 Thread-1获取锁失败 Thread-0释放了锁
例子3,lockInterruptibly()响应中断的使用方法:
public class Test { private Lock lock = new ReentrantLock(); public static void main(String[] args) { Test test = new Test(); MyThread thread1 = new MyThread(test); MyThread thread2 = new MyThread(test); thread1.start(); thread2.start(); try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } thread2.interrupt(); } public void insert(Thread thread) throws InterruptedException{ lock.lockInterruptibly(); //注意,若是须要正确中断等待锁的线程,必须将获取锁放在外面,而后将InterruptedException抛出 try { System.out.println(thread.getName()+"获得了锁"); long startTime = System.currentTimeMillis(); for( ; ;) { if(System.currentTimeMillis() - startTime >= Integer.MAX_VALUE) break; //插入数据 } } finally { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行finally"); lock.unlock(); System.out.println(thread.getName()+"释放了锁"); } } } class MyThread extends Thread { private Test test = null; public MyThread(Test test) { this.test = test; } @Override public void run() { try { test.insert(Thread.currentThread()); } catch (InterruptedException e) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"被中断"); } } }
运行以后,发现thread2可以被正确中断。
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。也就是说将资源的读写操做分开,分红2个锁来分配给线程,从而使得多个线程能够同时进行读操做。下面的ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。 #### ReentrantReadWriteLock ReentrantReadWriteLock里面提供了不少丰富的方法,不过最主要的有两个方法:readLock()和writeLock()用来获取读锁和写锁。下面经过几个例子来看一下ReentrantReadWriteLock具体用法。 假若有多个线程要同时进行读操做的话,先看一下synchronized达到的效果:
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()+"正在进行读操做"); } System.out.println(thread.getName()+"读操做完毕"); } }
这段程序的输出结果会是,直到thread1执行完读操做以后,才会打印thread2执行读操做的信息。
Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0读操做完毕 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1读操做完毕
而改为用读写锁的话:
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()+"正在进行读操做"); } System.out.println(thread.getName()+"读操做完毕"); } finally { rwl.readLock().unlock(); } } }
此时打印的结果为:
Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-0正在进行读操做 Thread-1正在进行读操做 Thread-0读操做完毕 Thread-1读操做完毕
说明thread1和thread2在同时进行读操做。这样就大大提高了读操做的效率。 不过要注意的是,若是有一个线程已经占用了读锁,则此时其余线程若是要申请写锁,则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。若是有一个线程已经占用了写锁,则此时其余线程若是申请写锁或者读锁,则申请的线程会一直等待释放写锁。关于ReentrantReadWriteLock类中的其余方法感兴趣的朋友能够自行查阅API文档。
总结来讲,Lock和synchronized有如下几点不一样:
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。 ####可重入锁 若是锁具有可重入性,则称做为可重入锁。像synchronized和ReentrantLock都是可重入锁,可重入性在我看来实际上代表了锁的分配机制: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,好比说method1,而在method1中会调用另一个synchronized方法method2,此时线程没必要从新去申请锁,而是能够直接执行方法method2。 看下面这段代码就明白了:
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,而因为method2也是synchronized方法,假如synchronized不具有可重入性,此时线程A须要从新申请锁。可是这就会形成一个问题,由于线程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。而因为synchronized和Lock都具有可重入性,因此不会发生上述现象。
可中断锁:顾名思义,就是能够相应中断的锁。在Java中,synchronized就不是可中断锁,而Lock是可中断锁。
若是某一线程A正在执行锁中的代码,另外一线程B正在等待获取该锁,可能因为等待时间过长,线程B不想等待了,想先处理其余事情,咱们可让它中断本身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。
公平锁即尽可能以请求锁的顺序来获取锁。好比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(最早请求的线程)会得到该所,这种就是公平锁。非公平锁即没法保证锁的获取是按照请求锁的顺序进行的。这样就可能致使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,它没法保证等待的线程获取锁的顺序;而对于ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock,它默认状况下是非公平锁,可是能够设置为公平锁。 看一下这2个类的源代码就清楚了:
/** * Sync object for non-fair locks */ final static class NonfairSync extends Sync { private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L; /** * Performs lock. Try immediate barge, backing up to normal * acquire on failure. */ final void lock() { if (compareAndSetState(0, 1)) setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); else acquire(1); } protected final boolean tryAcquire(int acquires) { return nonfairTryAcquire(acquires); } } /** * Sync object for fair locks */ final static class FairSync extends Sync { private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L; final void lock() { acquire(1); } /** * Fair version of tryAcquire. Don't grant access unless * recursive call or no waiters or is first. */ protected final boolean tryAcquire(int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); if (c == 0) { if (isFirst(current) && compareAndSetState(0, acquires)) { setExclusiveOwnerThread(current); return true; } } else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { int nextc = c + acquires; if (nextc < 0) throw new Error("Maximum lock count exceeded"); setState(nextc); return true; } return false; } }
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。 咱们能够在建立ReentrantLock对象时,经过如下方式来设置锁的公平性:
ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
若是参数为true表示为公平锁,为fasle为非公平锁。默认状况下,若是使用无参构造器,则是非公平锁。 另外在ReentrantLock类中定义了不少方法,好比:
isFair() //判断锁是不是公平锁 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中也有相似的方法,一样也能够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。
读写锁将对一个资源(好比文件)的访问分红了2个锁,一个读锁和一个写锁。正由于有了读写锁,才使得多个线程之间的读操做不会发生冲突。 ReadWriteLock就是读写锁,它是一个接口,ReentrantReadWriteLock实现了这个接口。能够经过readLock()获取读锁,经过writeLock()获取写锁。 上面已经演示过了读写锁的使用方法,在此再也不赘述。