Java concurrency之互斥鎖_動力節(jié)點Java學院整理
更新時間：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之互斥鎖的相關知識，非常不錯，具有參考借鑒價值,需要的朋友可以參考下
ReentrantLock介紹
ReentrantLock是一個可重入的互斥鎖，又被稱為“獨占鎖”。
顧名思義，ReentrantLock鎖在同一個時間點只能被一個線程鎖持有；而可重入的意思是，ReentrantLock鎖，可以被單個線程多次獲取。
ReentrantLock分為“公平鎖”和“非公平鎖”。它們的區(qū)別體現(xiàn)在獲取鎖的機制上是否公平。“鎖”是為了保護競爭資源，防止多個線程同時操作線程而出錯，ReentrantLock在同一個時間點只能被一個線程獲取(當某線程獲取到“鎖”時，其它線程就必須等待)；ReentraantLock是通過一個FIFO的等待隊列來管理獲取該鎖所有線程的。在“公平鎖”的機制下，線程依次排隊獲取鎖；而“非公平鎖”在鎖是可獲取狀態(tài)時，不管自己是不是在隊列的開頭都會獲取鎖。
ReentrantLock函數(shù)列表
// 創(chuàng)建一個 ReentrantLock ，默認是“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 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數(shù)。 int getQueueLength() // 返回一個 collection，它包含可能正在等待與此鎖相關給定條件的那些線程。 protected Collection<Thread> getWaitingThreads(Condition condition) // 返回等待與此鎖相關的給定條件的線程估計數(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() // 如果當前線程未被中斷，則獲取鎖。 void lockInterruptibly() // 返回用來與此 Lock 實例一起使用的 Condition 實例。 Condition newCondition() // 僅在調用時鎖未被另一個線程保持的情況下，才獲取該鎖。 boolean tryLock() // 如果鎖在給定等待時間內(nèi)沒有被另一個線程保持，且當前線程未被中斷，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; // 倉庫的實際數(shù)量
private Lock lock; // 獨占鎖
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;
}
// 消費產(chǎn)品：新建一個線程向倉庫中生產(chǎn)產(chǎn)品。
public void produce(final int val) {
new Thread() {
public void run() {
depot.produce(val);
}
}.start();
}
}
// 消費者
class Customer {
private Depot depot;
public Customer(Depot depot) {
this.depot = depot;
}
// 消費產(chǎn)品：新建一個線程從倉庫中消費產(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);
}
}
運行結果：
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
結果分析：
(01) Depot 是個倉庫。通過produce()能往倉庫中生產(chǎn)貨物，通過consume()能消費倉庫中的貨物。通過獨占鎖lock實現(xiàn)對倉庫的互斥訪問：在操作(生產(chǎn)/消費)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。調用Producer中的produce()函數(shù)可以新建一個線程往倉庫中生產(chǎn)產(chǎn)品。
(03) Customer是消費者類。調用Customer中的consume()函數(shù)可以新建一個線程消費倉庫中的產(chǎn)品。
(04) 在主線程main中，我們會新建1個生產(chǎn)者mPro，同時新建1個消費者mCus。它們分別向倉庫中生產(chǎn)/消費產(chǎn)品。
根據(jù)main中的生產(chǎn)/消費數(shù)量，倉庫最終剩余的產(chǎn)品應該是50。運行結果是符合我們預期的！
這個模型存在兩個問題：
(01) 現(xiàn)實中，倉庫的容量不可能為負數(shù)。但是，此模型中的倉庫容量可以為負數(shù)，這與現(xiàn)實相矛盾！
(02) 現(xiàn)實中，倉庫的容量是有限制的。但是，此模型中的容量確實沒有限制的！
這兩個問題，我們稍微會講到如何解決?，F(xiàn)在，先看個簡單的示例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; // 倉庫的實際數(shù)量
private Lock lock; // 獨占鎖
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;
}
// 消費產(chǎn)品：新建一個線程向倉庫中生產(chǎn)產(chǎn)品。
public void produce(final int val) {
new Thread() {
public void run() {
depot.produce(val);
}
}.start();
}
}
// 消費者
class Customer {
private Depot depot;
public Customer(Depot depot) {
this.depot = depot;
}
// 消費產(chǎn)品：新建一個線程從倉庫中消費產(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)運行結果：
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
結果說明：
“示例2”在“示例1”的基礎上去掉了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”中的兩個問題：“倉庫的容量不可能為負數(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; // 倉庫的實際數(shù)量
private Lock lock; // 獨占鎖
private Condition fullCondtion; // 生產(chǎn)條件
private Condition emptyCondtion; // 消費條件
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，等待“消費者”消費產(chǎn)品。
while (size >= capacity)
fullCondtion.await();
// 獲取“實際生產(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“實際增量”=“總的容量”-“當前容量”。(此時填滿倉庫)
// 否則“實際增量”=“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“消費者”可以消費了。
emptyCondtion.signal();
}
} catch (InterruptedException e) {
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void consume(int val) {
lock.lock();
try {
// left 表示“客戶要消費數(shù)量”(有可能消費量太大，庫存不夠，需多此消費)
int left = val;
while (left > ) {
// 庫存為時，等待“生產(chǎn)者”生產(chǎn)產(chǎn)品。
while (size <= )
emptyCondtion.await();
// 獲取“實際消費的數(shù)量”(即庫存中實際減少的數(shù)量)
// 如果“庫存”<“客戶要消費的數(shù)量”，則“實際消費量”=“庫存”；
// 否則，“實際消費量”=“客戶要消費的數(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;
}
// 消費產(chǎn)品：新建一個線程向倉庫中生產(chǎn)產(chǎn)品。
public void produce(final int val) {
new Thread() {
public void run() {
depot.produce(val);
}
}.start();
}
}
// 消費者
class Customer {
private Depot depot;
public Customer(Depot depot) {
this.depot = depot;
}
// 消費產(chǎn)品：新建一個線程從倉庫中消費產(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)運行結果：
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，小編會及時回復大家的。在此也非常感謝大家對腳本之家網(wǎng)站的支持！
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