(三)线程同步ReentrantLock,condition(await,signal)
一.synchronized和ReentrantLock
故事
1. 我们前面(二)java 的线程同步(synchronized ,wait,notify)讲了synchronized的同步方法,java 就是这么神奇,这里又有一个同步的方法!当然,长江后浪推前浪,后者肯定比前者是由优越之处的。
先看看 synchronized 的一些限制:
1.1 :无法中断正在等候获取一个锁的线程
1.2 :无法通过投票得到一个锁
1.3 :释放锁的操作只能与获得锁所在的代码块中进行,无法在别的代码块中释放锁 。
ReentrantLock
类实现了 Lock
,它拥有与 synchronized
相同的并发性和内存语义,但是添加了类似锁投票、定时锁等候和可中断锁等候的一些特性。此外,它还提供了在激烈争用情况下更佳的性能。
定时锁等候:设置定时等候之后,在这个等候时间内如果没有获得这个锁,这个线程就会自己中断。
可中断锁等候:就是线程等候可以自己中断也可以别人中断。
锁投票:这个不太懂,有懂的大牛给提示一下,我到时引用到博文里面来(会注明作者的)。
二.ReentrantLock
的简单用法:
1.lock() 和unlock():ReentrantLock手动获取和释放锁,一般放在try catch 块中。如下所示
class X { private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); // ... public void m() { lock.lock(); // block until condition holds try { // ... 同步的代码 } finally { lock.unlock() } } }
2.既然有锁,那多个线程下面的阻塞注明做到呢?这就需要用到Condiction类了,这个类的作用就相当于给ReentrantLock加类似synchronized的wait,notify方法,不过它更强大!它的await可以有条件的等待,比如定时等待等用法,为方便比较,我结合前面synchronized的例子改一下,例子如下所示:
package com.hxw.Threads; import java.util.concurrent.locks.Condition; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class ProducerConsumeGameLock { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { Bucket bucket = new Bucket(); // 构造篮子 new Thread(new Producer(bucket),"Producer线程").start(); new Thread(new Consumer(bucket),"Consumer线程").start(); } } final class Consumer implements Runnable { private Bucket bucket; public Consumer(Bucket bucket) { this.bucket = bucket; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { bucket.get(); } } } final class Producer implements Runnable { private Bucket bucket; public Producer(Bucket bucket) { this.bucket = bucket; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { // 来回十次交易 bucket.put((int) (Math.random() * 1000)); } } } class Bucket { private int packOdBalls; private boolean available = false; private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); private Condition noBull = lock.newCondition(); private Condition fullBull = lock.newCondition(); public int get() { // 消费者从篮子里面取出球 lock.lock(); try { while (available == false) { // 如果没有就等着,但是为什么不是if呢?后面会做解析 System.out.println("消费者:暂时没有球可以消费我就等着..."); noBull.await(); // wait(); } System.out.println("消费者获得了" + packOdBalls + "个球"); available = false; System.out.println("持有消费线程数: "+lock.getHoldCount()); fullBull.signal(); // notify(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } // 有的话就取出来 return packOdBalls; } public synchronized void put(int packOdBalls) { // 生产者将生产球并放入到篮子里面 lock.lock(); try { while (available) { System.out.println("生产者:既然篮子里面已经有球了我就消费完了再生产吧!"); fullBull.await(); // wait(); } this.packOdBalls = packOdBalls; available = true; System.out.println("生产者放进去了" + packOdBalls + "个球"); noBull.signal(); // notify(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } } }
【运行结果与前面一样,需要看的可以戳文章头的链接】
三.ReentrantLock的方法…
1. public boolean tryLock():
仅在调用时锁未被另一个线程保持的情况下,才获取该锁。 这个方法会完全忽略公平策略,理解trylock的意思就知道了,就是“努力试着去锁”,所以一旦这个锁没有线程持有,他就抢占了!
2. public boolean tryLock(long timeout,TimeUnit unit):
如果锁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。说的详细点如果超出了指定的等待时间,则返回值为 false
。如果该锁没有被另一个线程保持,并且立即返回 true 值,则将锁的保持计数设置为 1。如果为了使用公平的排序策略,已经设置此锁,并且其他线程都在等待该锁,则不会 获取一个可用的锁。这与 tryLock() 方法相反。如果想使用一个允许闯入公平锁的定时 tryLock,那么可以将定时形式和不定时形式组合在一起:
if (lock.tryLock() || lock.tryLock(timeout, unit) ) { ... }
注意:有的人可能不理解这两个参数,其实就是前面是数词,后面是量词(SECOND,HOUR等等)
3. public int getHoldCount()查询当前线程保持此锁的次数。
4. public boolean isLocked()查询此锁是否由任意线程保持。
等等还有很多方法,这些查询方法都只能叫监控方法,因为线程无时无刻不在变化,可能返回这个值的下一纳秒,这个值就变了
5.还有一个构造方法:
public ReentrantLock(boolean fair)
创建一个具有给定公平策略的 ReentrantLock。
四.Condition方法一览…
1.await():
让当前线程一直处于等待状态,直到唤醒或中断。需要注意的是,这里说的是当前线程,这个“当前”指的是这个await所属Condition对象的线程创建者,这一点从上面的源码也可以看出(我们每个线程都new了一个Condition)。
对于唤醒,这里有个虚假唤醒,虚假唤醒也会引起当前线程唤醒,我们后面来讨论
2. boolean await(long time,TimeUnit unit):
让当前线程在指定时间内一直处于等待状态,直到被唤醒或中断。
3. void signal():唤醒一个等待线程。这个与notify功能类似
4. void signalAll():唤醒所有等待线程。这个与notifyAll功能类似
五.虚假唤醒
虚假唤醒简而言之就是一个signal()可能唤醒了多个线程,前面代码第60行左右提到过。当然这个概率是很低的,你会发现,你把while改成if也是可以运行的。但是我们也要避免这种情况,所以我们就改成了while,while()不仅仅在等待条件变量前检查条件变量,实际上在等待条件变量后也检查条件变量。
这样对condition进行多做一次判断,即可避免“虚假唤醒”.
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