快捷導(dǎo)航

Java concurrency之互斥鎖_動力節(jié)點(diǎn)Java學(xué)院整理

更新時(shí)間：2017年06月06日 14:16:36 投稿：mrr

本文通過示例代碼給大家介紹了Java concurrency之互斥鎖的相關(guān)知識，非常不錯，具有參考借鑒價(jià)值,需要的朋友可以參考下

ReentrantLock介紹

ReentrantLock是一個(gè)可重入的互斥鎖，又被稱為“獨(dú)占鎖”。

顧名思義，ReentrantLock鎖在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)只能被一個(gè)線程鎖持有；而可重入的意思是，ReentrantLock鎖，可以被單個(gè)線程多次獲取。

ReentrantLock分為“公平鎖”和“非公平鎖”。它們的區(qū)別體現(xiàn)在獲取鎖的機(jī)制上是否公平。“鎖”是為了保護(hù)競爭資源，防止多個(gè)線程同時(shí)操作線程而出錯，ReentrantLock在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)只能被一個(gè)線程獲取(當(dāng)某線程獲取到“鎖”時(shí)，其它線程就必須等待)；ReentraantLock是通過一個(gè)FIFO的等待隊(duì)列來管理獲取該鎖所有線程的。在“公平鎖”的機(jī)制下，線程依次排隊(duì)獲取鎖；而“非公平鎖”在鎖是可獲取狀態(tài)時(shí)，不管自己是不是在隊(duì)列的開頭都會獲取鎖。

ReentrantLock函數(shù)列表

// 創(chuàng)建一個(gè) ReentrantLock ，默認(rèn)是“非公平鎖”。
ReentrantLock()
// 創(chuàng)建策略是fair的 ReentrantLock。fair為true表示是公平鎖，fair為false表示是非公平鎖。
ReentrantLock(boolean fair)
// 查詢當(dāng)前線程保持此鎖的次數(shù)。
int getHoldCount()
// 返回目前擁有此鎖的線程，如果此鎖不被任何線程擁有，則返回 null。
protected Thread getOwner()
// 返回一個(gè) collection，它包含可能正等待獲取此鎖的線程。
protected Collection<Thread> getQueuedThreads()
// 返回正等待獲取此鎖的線程估計(jì)數(shù)。
int getQueueLength()
// 返回一個(gè) collection，它包含可能正在等待與此鎖相關(guān)給定條件的那些線程。
protected Collection<Thread> getWaitingThreads(Condition condition)
// 返回等待與此鎖相關(guān)的給定條件的線程估計(jì)數(shù)。
int getWaitQueueLength(Condition condition)
// 查詢給定線程是否正在等待獲取此鎖。
boolean hasQueuedThread(Thread thread)
// 查詢是否有些線程正在等待獲取此鎖。
boolean hasQueuedThreads()
// 查詢是否有些線程正在等待與此鎖有關(guān)的給定條件。
boolean hasWaiters(Condition condition)
// 如果是“公平鎖”返回true，否則返回false。
boolean isFair()
// 查詢當(dāng)前線程是否保持此鎖。
boolean isHeldByCurrentThread()
// 查詢此鎖是否由任意線程保持。
boolean isLocked()
// 獲取鎖。
void lock()
// 如果當(dāng)前線程未被中斷，則獲取鎖。
void lockInterruptibly()
// 返回用來與此 Lock 實(shí)例一起使用的 Condition 實(shí)例。
Condition newCondition()
// 僅在調(diào)用時(shí)鎖未被另一個(gè)線程保持的情況下，才獲取該鎖。
boolean tryLock()
// 如果鎖在給定等待時(shí)間內(nèi)沒有被另一個(gè)線程保持，且當(dāng)前線程未被中斷，則獲取該鎖。
boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
// 試圖釋放此鎖。
void unlock()

ReentrantLock示例

通過對比“示例1”和“示例2”,我們能夠清晰的認(rèn)識lock和unlock的作用

示例1

 import java.util.concurrent.locks.Lock;
 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
 // LockTest.java
 // 倉庫
 class Depot { 
   private int size;    // 倉庫的實(shí)際數(shù)量
   private Lock lock;    // 獨(dú)占鎖
   public Depot() {
     this.size = 0;
     this.lock = new ReentrantLock();
   }
   public void produce(int val) {
     lock.lock();
     try {
       size += val;
       System.out.printf("%s produce(%d) --> size=%d\n", 
           Thread.currentThread().getName(), val, size);
     } finally {
       lock.unlock();
     }
   }
   public void consume(int val) {
     lock.lock();
     try {
       size -= val;
       System.out.printf("%s consume(%d) <-- size=%d\n", 
           Thread.currentThread().getName(), val, size);
     } finally {
       lock.unlock();
     }
   }
 }; 
 // 生產(chǎn)者
 class Producer {
   private Depot depot;
   public Producer(Depot depot) {
     this.depot = depot;
   }
   // 消費(fèi)產(chǎn)品：新建一個(gè)線程向倉庫中生產(chǎn)產(chǎn)品。
   public void produce(final int val) {
     new Thread() {
       public void run() {
         depot.produce(val);
       }
     }.start();
   }
 }
 // 消費(fèi)者
 class Customer {
   private Depot depot;
   public Customer(Depot depot) {
     this.depot = depot;
   }
   // 消費(fèi)產(chǎn)品：新建一個(gè)線程從倉庫中消費(fèi)產(chǎn)品。
   public void consume(final int val) {
     new Thread() {
       public void run() {
         depot.consume(val);
       }
     }.start();
   }
 }
 public class LockTest1 { 
   public static void main(String[] args) { 
     Depot mDepot = new Depot();
     Producer mPro = new Producer(mDepot);
     Customer mCus = new Customer(mDepot);
     mPro.produce(60);
     mPro.produce(120);
     mCus.consume(90);
     mCus.consume(150);
     mPro.produce(110);
   }
 }

運(yùn)行結(jié)果：

Thread-0 produce(60) --> size=60
Thread-1 produce(120) --> size=180
Thread-3 consume(150) <-- size=30
Thread-2 consume(90) <-- size=-60
Thread-4 produce(110) --> size=50

結(jié)果分析：

(01) Depot 是個(gè)倉庫。通過produce()能往倉庫中生產(chǎn)貨物，通過consume()能消費(fèi)倉庫中的貨物。通過獨(dú)占鎖lock實(shí)現(xiàn)對倉庫的互斥訪問：在操作(生產(chǎn)/消費(fèi))倉庫中貨品前，會先通過lock()鎖住倉庫，操作完之后再通過unlock()解鎖。

(02) Producer是生產(chǎn)者類。調(diào)用Producer中的produce()函數(shù)可以新建一個(gè)線程往倉庫中生產(chǎn)產(chǎn)品。

(03) Customer是消費(fèi)者類。調(diào)用Customer中的consume()函數(shù)可以新建一個(gè)線程消費(fèi)倉庫中的產(chǎn)品。

(04) 在主線程main中，我們會新建1個(gè)生產(chǎn)者mPro，同時(shí)新建1個(gè)消費(fèi)者mCus。它們分別向倉庫中生產(chǎn)/消費(fèi)產(chǎn)品。

根據(jù)main中的生產(chǎn)/消費(fèi)數(shù)量，倉庫最終剩余的產(chǎn)品應(yīng)該是50。運(yùn)行結(jié)果是符合我們預(yù)期的！
這個(gè)模型存在兩個(gè)問題：

(01) 現(xiàn)實(shí)中，倉庫的容量不可能為負(fù)數(shù)。但是，此模型中的倉庫容量可以為負(fù)數(shù)，這與現(xiàn)實(shí)相矛盾！

(02) 現(xiàn)實(shí)中，倉庫的容量是有限制的。但是，此模型中的容量確實(shí)沒有限制的！

這兩個(gè)問題，我們稍微會講到如何解決?，F(xiàn)在，先看個(gè)簡單的示例2；通過對比“示例1”和“示例2”,我們能更清晰的認(rèn)識lock(),unlock()的用途。

示例2

 import java.util.concurrent.locks.Lock;
 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
 // LockTest.java
 // 倉庫
 class Depot { 
   private int size;    // 倉庫的實(shí)際數(shù)量
   private Lock lock;    // 獨(dú)占鎖
   public Depot() {
     this.size = 0;
     this.lock = new ReentrantLock();
   }
   public void produce(int val) {
 //    lock.lock();
 //    try {
       size += val;
       System.out.printf("%s produce(%d) --> size=%d\n", 
           Thread.currentThread().getName(), val, size);
 //    } catch (InterruptedException e) {
 //    } finally {
 //      lock.unlock();
 //    }
   }
   public void consume(int val) {
 //    lock.lock();
 //    try {
       size -= val;
       System.out.printf("%s consume(%d) <-- size=%d\n", 
           Thread.currentThread().getName(), val, size);
 //    } finally {
 //      lock.unlock();
 //    }
   }
 }; 
 // 生產(chǎn)者
 class Producer {
   private Depot depot;
   public Producer(Depot depot) {
     this.depot = depot;
   }
   // 消費(fèi)產(chǎn)品：新建一個(gè)線程向倉庫中生產(chǎn)產(chǎn)品。
   public void produce(final int val) {
     new Thread() {
       public void run() {
         depot.produce(val);
       }
     }.start();
   }
 }
 // 消費(fèi)者
 class Customer {
   private Depot depot;
   public Customer(Depot depot) {
     this.depot = depot;
   }
   // 消費(fèi)產(chǎn)品：新建一個(gè)線程從倉庫中消費(fèi)產(chǎn)品。
   public void consume(final int val) {
     new Thread() {
       public void run() {
         depot.consume(val);
       }
     }.start();
   }
 }
 public class LockTest2 { 
   public static void main(String[] args) { 
     Depot mDepot = new Depot();
     Producer mPro = new Producer(mDepot);
     Customer mCus = new Customer(mDepot);
     mPro.produce(60);
     mPro.produce(120);
     mCus.consume(90);
     mCus.consume(150);
     mPro.produce(110);
   }
 }

(某一次)運(yùn)行結(jié)果：

Thread-0 produce(60) --> size=-60
Thread-4 produce(110) --> size=50
Thread-2 consume(90) <-- size=-60
Thread-1 produce(120) --> size=-60
Thread-3 consume(150) <-- size=-60

結(jié)果說明：

“示例2”在“示例1”的基礎(chǔ)上去掉了lock鎖。在“示例2”中，倉庫中最終剩余的產(chǎn)品是-60，而不是我們期望的50。原因是我們沒有實(shí)現(xiàn)對倉庫的互斥訪問。

示例3

在“示例3”中，我們通過Condition去解決“示例1”中的兩個(gè)問題：“倉庫的容量不可能為負(fù)數(shù)”以及“倉庫的容量是有限制的”。

解決該問題是通過Condition。Condition是需要和Lock聯(lián)合使用的：通過Condition中的await()方法，能讓線程阻塞[類似于wait()]；通過Condition的signal()方法，能讓喚醒線程[類似于notify()]。

 import java.util.concurrent.locks.Lock;
  import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
  import java.util.concurrent.locks.Condition;
  // LockTest.java
  // 倉庫
  class Depot {
    private int capacity;  // 倉庫的容量
    private int size;    // 倉庫的實(shí)際數(shù)量
   private Lock lock;    // 獨(dú)占鎖
   private Condition fullCondtion;      // 生產(chǎn)條件
   private Condition emptyCondtion;    // 消費(fèi)條件
   public Depot(int capacity) {
     this.capacity = capacity;
     this.size = ;
     this.lock = new ReentrantLock();
     this.fullCondtion = lock.newCondition();
     this.emptyCondtion = lock.newCondition();
   }
   public void produce(int val) {
     lock.lock();
     try {
        // left 表示“想要生產(chǎn)的數(shù)量”(有可能生產(chǎn)量太多，需多此生產(chǎn))
       int left = val;
       while (left > ) {
         // 庫存已滿時(shí)，等待“消費(fèi)者”消費(fèi)產(chǎn)品。
         while (size >= capacity)
           fullCondtion.await();
         // 獲取“實(shí)際生產(chǎn)的數(shù)量”(即庫存中新增的數(shù)量)
         // 如果“庫存”+“想要生產(chǎn)的數(shù)量”>“總的容量”，則“實(shí)際增量”=“總的容量”-“當(dāng)前容量”。(此時(shí)填滿倉庫)
         // 否則“實(shí)際增量”=“想要生產(chǎn)的數(shù)量”
         int inc = (size+left)>capacity ? (capacity-size) : left;
         size += inc;
         left -= inc;
         System.out.printf("%s produce(%d) --> left=%d, inc=%d, size=%d\n", 
             Thread.currentThread().getName(), val, left, inc, size);
         // 通知“消費(fèi)者”可以消費(fèi)了。
         emptyCondtion.signal();
       }
     } catch (InterruptedException e) {
     } finally {
       lock.unlock();
     }
   }
   public void consume(int val) {
     lock.lock();
     try {
       // left 表示“客戶要消費(fèi)數(shù)量”(有可能消費(fèi)量太大，庫存不夠，需多此消費(fèi))
       int left = val;
       while (left > ) {
         // 庫存為時(shí)，等待“生產(chǎn)者”生產(chǎn)產(chǎn)品。
         while (size <= )
           emptyCondtion.await();
         // 獲取“實(shí)際消費(fèi)的數(shù)量”(即庫存中實(shí)際減少的數(shù)量)
         // 如果“庫存”<“客戶要消費(fèi)的數(shù)量”，則“實(shí)際消費(fèi)量”=“庫存”；
         // 否則，“實(shí)際消費(fèi)量”=“客戶要消費(fèi)的數(shù)量”。
         int dec = (size<left) ? size : left;
         size -= dec;
         left -= dec;
         System.out.printf("%s consume(%d) <-- left=%d, dec=%d, size=%d\n", 
             Thread.currentThread().getName(), val, left, dec, size);
         fullCondtion.signal();
       }
     } catch (InterruptedException e) {
     } finally {
       lock.unlock();
     }
   }
   public String toString() {
     return "capacity:"+capacity+", actual size:"+size;
   }
 }; 
 // 生產(chǎn)者
 class Producer {
   private Depot depot;
   public Producer(Depot depot) {
     this.depot = depot;
   }
   // 消費(fèi)產(chǎn)品：新建一個(gè)線程向倉庫中生產(chǎn)產(chǎn)品。
   public void produce(final int val) {
     new Thread() {
       public void run() {
         depot.produce(val);
       }
     }.start();
   }
 }
 // 消費(fèi)者
 class Customer {
   private Depot depot;
   public Customer(Depot depot) {
     this.depot = depot;
   }
   // 消費(fèi)產(chǎn)品：新建一個(gè)線程從倉庫中消費(fèi)產(chǎn)品。
   public void consume(final int val) {
     new Thread() {
       public void run() {
         depot.consume(val);
       }
     }.start();
   }
 }
 public class LockTest3 { 
   public static void main(String[] args) { 
     Depot mDepot = new Depot(100);
     Producer mPro = new Producer(mDepot);
     Customer mCus = new Customer(mDepot);
     mPro.produce(60);
     mPro.produce(120);
     mCus.consume(90);
     mCus.consume(150);
     mPro.produce(110);
   }
 }

(某一次)運(yùn)行結(jié)果：

Thread-0 produce( 60) --> left= 0, inc= 60, size= 60
Thread-1 produce(120) --> left= 80, inc= 40, size=100
Thread-2 consume( 90) <-- left= 0, dec= 90, size= 10
Thread-3 consume(150) <-- left=140, dec= 10, size= 0
Thread-4 produce(110) --> left= 10, inc=100, size=100
Thread-3 consume(150) <-- left= 40, dec=100, size= 0
Thread-4 produce(110) --> left= 0, inc= 10, size= 10
Thread-3 consume(150) <-- left= 30, dec= 10, size= 0
Thread-1 produce(120) --> left= 0, inc= 80, size= 80
Thread-3 consume(150) <-- left= 0, dec= 30, size= 50

以上所述是小編給大家介紹的Java concurrency之互斥鎖，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對腳本之家網(wǎng)站的支持！

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