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Java多线程并发编程之显示锁ReentrantLock和读写锁

 
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在Java5.0之前,只有synchronized(内置锁)和volatile. Java5.0后引入了显示锁ReentrantLock.

ReentrantLock概况

ReentrantLock是可重入的锁,它不同于内置锁, 它在每次使用都需要显示的加锁和解锁, 而且提供了更高级的特性:公平锁, 定时锁, 有条件锁, 可轮询锁, 可中断锁. 可以有效避免死锁的活跃性问题.ReentrantLock实现了

Lock接口:

复制代码
  public interface Lock {
          //阻塞直到获得锁或者中断
          void lock();

          //阻塞直到获得锁或者中断抛异常
          void lockInterruptibly() throws InterruptedException;

          //只有锁可用时才获得,否则直接返回
          boolean tryLock();

          //只有锁在指定时间内可用时才获得,否则直接返回,中断时抛异常
          boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

          void unlock();

          //返回一个绑定在这个锁上的条件
          Condition newCondition();
  }
复制代码

Lock使用

复制代码
        Lock lock = new ReentrantLock();
        lock.lock();
        try{
            //更新对象状态
        }finally{
            //这里注意,一定要有finally代码块去解锁
            //否则容易造成死锁等活跃性问题
            lock.unlock();
        }
复制代码

ReentrantLock特性

轮询锁的和定时锁


可轮询和可定时的锁请求是通过tryLock()方法实现的,和无条件获取锁不一样.ReentrantLock可以有灵活的容错机制.死锁的很多情况是由于顺序锁引起的, 不同线程在试图获得锁的时候阻塞,并且不释放自己已经持有的锁, 最后造成死锁.tryLock()方法在试图获得锁的时候,如果该锁已经被其它线程持有,则按照设置方式立刻返回,而不是一直阻塞等下去,同时在返回后释放自己持有的锁.可以根据返回的结果进行重试或者取消,进而避免死锁的发生.

公平性

ReentrantLock构造函数中提供公平性锁和非公平锁(默认)两种选择。所谓公平锁,线程将按照他们发出请求的顺序来获取锁,不允许插队;但在非公平锁上,则允许插队:当一个线程发生获取锁的请求的时刻,如果这个锁是可用的,那这个线程将跳过所在队列里等待线程并获得锁。我们一般希望所有锁是非公平的。因为当执行加锁操作时,公平性将讲由于线程挂起和恢复线程时开销而极大的降低性能。考虑这么一种情况:A线程持有锁,B线程请求这个锁,因此B线程被挂起;A线程释放这个锁时,B线程将被唤醒,因此再次尝试获取锁;与此同时,C线程也请求获取这个锁,那么C线程很可能在B线程被完全唤醒之前获得、使用以及释放这个锁。这是种双赢的局面,B获取锁的时刻(B被唤醒后才能获取锁)并没有推迟,C更早地获取了锁,并且吞吐量也获得了提高。在大多数情况下,非公平锁的性能要高于公平锁的性能。

可中断获锁获取操作

lockInterruptibly方法能够在获取锁的同时保持对中断的响应,因此无需创建其它类型的不可中断阻塞操作。

读写锁ReadWriteLock

​ReentrantLock是一种标准的互斥锁,每次最多只有一个线程能持有锁。读写锁不一样,暴露了两个Lock对象,其中一个用于读操作,而另外一个用于写操作。

  1. 复制代码
    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();
    }
    复制代码


可选择实现:
  • 释放优先
  • 读线程插队
  • 重入性
  • 降级
  • 升级
ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口,构造器提供了公平锁和非公平锁两种创建方式。读写锁适用于读多写少的情况,可以实现更好的并发性。
示例
复制代码
public class ReadWriteMap<K, V> {
    private Map<K, V> map;
    private final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    private final Lock readLock = lock.readLock();
    private final Lock writeLock = lock.writeLock();

    public ReadWriteMap(Map<K, V> map) {
        this.map = map;
    }

    public V get(K key) {
        readLock.lock();
        try {
            return map.get(key);
        } finally {
            readLock.unlock();
        }
    }

    public void put(K key, V value) {
        writeLock.lock();
        try {
            map.put(key, value);
        } finally {
            writeLock.unlock();
        }
    }
}
复制代码

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