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041--线程并发(Lock)

041--线程并发(Lock)

作者: 糖纸疯了 | 来源:发表于2018-05-21 15:58 被阅读13次

话题一:synchronized的缺陷

对象释放所的两种途径

  • 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。
    --> 产生问题: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。

1.如何解决线程等待问题?--->>LOCK关键字

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

2.举个栗子:

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

  • 1.采用synchronized关键字来实现同步的话,就会导致一个问题:
      1)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。
      2)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。
      3)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。

  • 2.总结一下,也就是说Lock提供了比synchronized更多的功能。但是要注意以下几点:
      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。


话题二:java.util.concurrent.locks包下常用的类

1.Lock

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

1)首先要说明的就是Lock,通过查看Lock的源码可知,Lock是一个接口
  2)lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用来获取锁的
  3)unLock()方法是用来释放锁的
  4)首先lock()方法是平常使用得最多的一个方法,就是用来获取锁。如果锁已被其他线程获取,则进行等待。
  5)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。
  6)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。
  7)lockInterruptibly()方法比较特殊,当通过这个方法去获取锁时,如果线程正在等待获取锁,则这个线程能够响应中断,即中断线程的等待状态。也就使说,当两个线程同时通过lock.lockInterruptibly()想获取某个锁时,假若此时线程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()方法能够中断线程B的等待过程。

2.ReentrantLock
  ReentrantLock,意思是“可重入锁”,关于可重入锁的概念在下一节讲述。ReentrantLock是唯一实现了Lock接口的类,并且ReentrantLock提供了更多的方法。下面通过一些实例看具体看一下如何使用ReentrantLock。

3.ReadWriteLock

public interface ReadWriteLock {
     Lock readLock();
     Lock writeLock();
}

ReadWriteLock也是一个接口,在它里面只定义了两个方法: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。


话题三:锁的相关概念介绍

  • 1.可重入锁

1)如果锁具备可重入性,则称作为可重入锁。
2)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。
3)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。

  • 2.可中断锁

1)可中断锁:顾名思义,就是可以相应中断的锁。
2)在Java中,synchronized就不是可中断锁,而Lock是可中断锁。
3) 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。

  • 3.公平锁

1)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。
2)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。
3)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。
4)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。

  • 4.读写锁

1)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。
2)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。
3)ReadWriteLock就是读写锁,它是一个接口,ReentrantReadWriteLock实现了这个接口。
4)可以通过readLock()获取读锁,通过writeLock()获取写锁。


话题四: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;

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。


话题五:参考网址

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