java.util.concurrent.Locks使用指南
1.概述
简而言之,锁是一种比标准同步块更灵活,更复杂的线程同步机制。
自Java 1.5以来,Lock接口一直存在。它在java.util.concurrent.lock包中定义,它提供了大量的锁定操作。
在本文中,我们将探讨Lock接口及其应用程序的不同实现。
2. 锁定(Lock)和同步块(Synchronized )之间的差异
- 同步块被完全包含在方法中(创建和释放锁在同一个方法内); Lock可以将lock() 和 unlock()放在不同的方法中
- synchronized块不支持公平性,一旦锁释放,任何线程可能获得锁; 通过指定公平属性,我们可以在Lock API中实现公平。它确保最长的等待线程可以访问锁
- 如果线程无法访问同步块,则会阻塞该线程; Lock API提供的tryLock()方法,只有当锁可用且没有任何其他线程持有时,线程才会获取锁定。这减少了线程等待锁定的阻塞时间(可以设置尝试获取锁的时间)
- 处于“等待”状态以获取对同步块的访问的线程不能被中断; Lock API提供了一种方法lockInterruptibly() ,其可以用来中断等待锁线程。
3. Lock API
我们来看看Lock接口中的方法:
- void lock() -获取锁(如果可用); 如果锁不可用,则线程会被阻塞,直到锁被释放
- void lockInterruptibly() - 这类似于 lock(),但它允许被阻塞的线程被中断并通过抛出的java.lang.InterruptedException恢复执行
- boolean tryLock() - 这是 lock()方法的非阻塞版本; 它会立即尝试获取锁定,如果锁定成功则返回true
- boolean tryLock(long timeout,TimeUnit timeUnit) -这类似于 tryLock(),除了它在放弃尝试获取 Lock之前等待给定的超时
- void unlock() - 解锁Lock实例
执行完毕应始终释放锁以避免死锁情况。使用锁的推荐代码块应包含try / catch和finally块:
Lock lock = ...; lock.lock(); try {// access to the shared resource } finally {lock.unlock(); }
除了 Lock接口之外,我们还有一个ReadWriteLock接口,它维护一对锁,一个用于只读操作,另一个用于写操作。只要没有写入,读锁可以由多个线程同时保持。
ReadWriteLock声明获取读或写锁的方法:
- Lock readLock() -返回用于读取的锁
- Lock writeLock() - 返回用于写入的锁
4. 锁的实现
4.1.ReentrantLock(重入锁)
ReentrantLock类实现Lock接口。它提供了相同的并发和内存语义.
public class SharedObject {//...ReentrantLock lock = new ReentrantLock();int counter = 0;public void perform() {lock.lock();try {// Critical section herecount++;} finally {lock.unlock();}}//... }
我们需要确保在try-finally块中包装lock()和unlock()调用以避免死锁情况。
让我们看看tryLock()如何使用:
public void performTryLock(){//...boolean isLockAcquired = lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS);if(isLockAcquired) {try {//Critical section here} finally {lock.unlock();}}//... }
在这种情况下,调用tryLock()的线程将最多等待一秒钟(如果直接拿到锁则不用等待),并且如果锁不可用则放弃等待。
4.2.ReentrantReadWriteLock
ReentrantReadWriteLock类实现ReadWriteLock接口。
让我们看一下线程获取ReadLock或WriteLock的规则:
- 读锁 - 如果没有线程获得写锁或请求它,则多个线程可以获取读锁
- 写锁- 如果没有线程正在读取或写入,则只有一个线程可以获取写入锁
让我们看看如何使用ReadWriteLock:
public class SynchronizedHashMapWithReadWriteLock {Map<String,String> syncHashMap = new HashMap<>();ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();// ...Lock writeLock = lock.writeLock();public void put(String key, String value) {try {writeLock.lock();syncHashMap.put(key, value);} finally {writeLock.unlock();}}...public String remove(String key){try {writeLock.lock();return syncHashMap.remove(key);} finally {writeLock.unlock();}}//... }
Lock readLock = lock.readLock(); //... public String get(String key){try {readLock.lock();return syncHashMap.get(key);} finally {readLock.unlock();} }public boolean containsKey(String key) {try {readLock.lock();return syncHashMap.containsKey(key);} finally {readLock.unlock();} }
4.3.StampedLock
StampedLock在Java 8中引入。它还支持读写锁定。但是,锁获取方法会返回一个用于释放锁或检查锁是否仍然有效的戳记:
public class StampedLockDemo {Map<String,String> map = new HashMap<>();private StampedLock lock = new StampedLock();public void put(String key, String value){long stamp = lock.writeLock();try {map.put(key, value);} finally {lock.unlockWrite(stamp);}}public String get(String key) throws InterruptedException {long stamp = lock.readLock();try {return map.get(key);} finally {lock.unlockRead(stamp);}} }
StampedLock提供的另一个功能是乐观锁定。大多数时候,读操作不需要等待写操作完成,因此不需要真正的读锁。
如果出现并发,我们可以升级到读锁:
public String readWithOptimisticLock(String key) {long stamp = lock.tryOptimisticRead();String value = map.get(key);if(!lock.validate(stamp)) {stamp = lock.readLock();try {return map.get(key);} finally {lock.unlock(stamp); }}return value; }
5.使用条件
该条件类提供了一个线程等待在执行关键部分出现一些状况的能力。
当线程获得对临界区的访问但没有执行其操作的必要条件时,可能会发生这种情况。例如,读者线程可以访问共享队列的锁,该队列仍然没有任何数据要消耗。
传统上,Java 为线程互通提供了wait(),notify()和notifyAll()方法。条件有类似的机制,但另外,我们可以指定多个条件:
public class ReentrantLockWithCondition {Stack<String> stack = new Stack<>();int CAPACITY = 5;ReentrantLock lock = new ReentrantLock();Condition stackEmptyCondition = lock.newCondition();Condition stackFullCondition = lock.newCondition();public void pushToStack(String item){try {lock.lock();while(stack.size() == CAPACITY) {stackFullCondition.await();}stack.push(item);stackEmptyCondition.signalAll();} finally {lock.unlock();}}public String popFromStack() {try {lock.lock();while(stack.size() == 0) {stackEmptyCondition.await();}return stack.pop();} finally {stackFullCondition.signalAll();lock.unlock();}} }
对比:
Condition提供的方法和Java原生的wait(),notify(),notifyAll()功能类似,但是可以同时创建多个Condition条件,而java原生则不能指定特定的条件。
六,结论
在本文中,我们已经看到了Lock接口和新引入的StampedLock类的不同实现。我们还探讨了如何使用Condition类来处理多个条件。
转载于:https://www.cnblogs.com/gc65/p/10631176.html
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