Java concurrency之鎖_動(dòng)力節(jié)點(diǎn)Java學(xué)院整理
根據(jù)鎖的添加到Java中的時(shí)間,Java中的鎖,可以分為"同步鎖"和"JUC包中的鎖"。
同步鎖
即通過synchronized關(guān)鍵字來進(jìn)行同步,實(shí)現(xiàn)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)資源的互斥訪問的鎖。Java 1.0版本中就已經(jīng)支持同步鎖了。
同步鎖的原理是,對(duì)于每一個(gè)對(duì)象,有且僅有一個(gè)同步鎖;不同的線程能共同訪問該同步鎖。但是,在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn),該同步鎖能且只能被一個(gè)線程獲取到。這樣,獲取到同步鎖的線程就能進(jìn)行CPU調(diào)度,從而在CPU上執(zhí)行;而沒有獲取到同步鎖的線程,必須進(jìn)行等待,直到獲取到同步鎖之后才能繼續(xù)運(yùn)行。這就是,多線程通過同步鎖進(jìn)行同步的原理!
JUC包中的鎖
相比同步鎖,JUC包中的鎖的功能更加強(qiáng)大,它為鎖提供了一個(gè)框架,該框架允許更靈活地使用鎖,只是它的用法更難罷了。
JUC包中的鎖,包括:Lock接口,ReadWriteLock接口,LockSupport阻塞原語(yǔ),Condition條件,AbstractOwnableSynchronizer/AbstractQueuedSynchronizer/AbstractQueuedLongSynchronizer三個(gè)抽象類,ReentrantLock獨(dú)占鎖,ReentrantReadWriteLock讀寫鎖。由于CountDownLatch,CyclicBarrier和Semaphore也是通過AQS來實(shí)現(xiàn)的;因此,我也將它們歸納到鎖的框架中進(jìn)行介紹。
先看看鎖的框架圖,如下所示。
01. Lock接口
JUC包中的 Lock 接口支持那些語(yǔ)義不同(重入、公平等)的鎖規(guī)則。所謂語(yǔ)義不同,是指鎖可是有"公平機(jī)制的鎖"、"非公平機(jī)制的鎖"、"可重入的鎖"等等。"公平機(jī)制"是指"不同線程獲取鎖的機(jī)制是公平的",而"非公平機(jī)制"則是指"不同線程獲取鎖的機(jī)制是非公平的","可重入的鎖"是指同一個(gè)鎖能夠被一個(gè)線程多次獲取。
02. ReadWriteLock
ReadWriteLock 接口以和Lock類似的方式定義了一些讀取者可以共享而寫入者獨(dú)占的鎖。JUC包只有一個(gè)類實(shí)現(xiàn)了該接口,即 ReentrantReadWriteLock,因?yàn)樗m用于大部分的標(biāo)準(zhǔn)用法上下文。但程序員可以創(chuàng)建自己的、適用于非標(biāo)準(zhǔn)要求的實(shí)現(xiàn)。
03. AbstractOwnableSynchronizer/AbstractQueuedSynchronizer/AbstractQueuedLongSynchronizer
AbstractQueuedSynchronizer就是被稱之為AQS的類,它是一個(gè)非常有用的超類,可用來定義鎖以及依賴于排隊(duì)阻塞線程的其他同步器;ReentrantLock,ReentrantReadWriteLock,CountDownLatch,CyclicBarrier和Semaphore等這些類都是基于AQS類實(shí)現(xiàn)的。AbstractQueuedLongSynchronizer 類提供相同的功能但擴(kuò)展了對(duì)同步狀態(tài)的 64 位的支持。兩者都擴(kuò)展了類 AbstractOwnableSynchronizer(一個(gè)幫助記錄當(dāng)前保持獨(dú)占同步的線程的簡(jiǎn)單類)。
04. LockSupport
LockSupport提供“創(chuàng)建鎖”和“其他同步類的基本線程阻塞原語(yǔ)”。
LockSupport的功能和"Thread中的Thread.suspend()和Thread.resume()有點(diǎn)類似",LockSupport中的park() 和 unpark() 的作用分別是阻塞線程和解除阻塞線程。但是park()和unpark()不會(huì)遇到“Thread.suspend 和 Thread.resume所可能引發(fā)的死鎖”問題。
05. Condition
Condition需要和Lock聯(lián)合使用,它的作用是代替Object監(jiān)視器方法,可以通過await(),signal()來休眠/喚醒線程。
Condition 接口描述了可能會(huì)與鎖有關(guān)聯(lián)的條件變量。這些變量在用法上與使用 Object.wait 訪問的隱式監(jiān)視器類似,但提供了更強(qiáng)大的功能。需要特別指出的是,單個(gè) Lock 可能與多個(gè) Condition 對(duì)象關(guān)聯(lián)。為了避免兼容性問題,Condition 方法的名稱與對(duì)應(yīng)的 Object 版本中的不同。
06. ReentrantLock
ReentrantLock是獨(dú)占鎖。所謂獨(dú)占鎖,是指只能被獨(dú)自占領(lǐng),即同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)只能被一個(gè)線程鎖獲取到的鎖。ReentrantLock鎖包括"公平的ReentrantLock"和"非公平的ReentrantLock"。"公平的ReentrantLock"是指"不同線程獲取鎖的機(jī)制是公平的",而"非公平的 ReentrantLock"則是指"不同線程獲取鎖的機(jī)制是非公平的",ReentrantLock是"可重入的鎖"。
ReentrantLock的UML類圖如下:
(01) ReentrantLock實(shí)現(xiàn)了Lock接口。
(02) ReentrantLock中有一個(gè)成員變量sync,sync是Sync類型;Sync是一個(gè)抽象類,而且它繼承于AQS。
(03) ReentrantLock中有"公平鎖類"FairSync和"非公平鎖類"NonfairSync,它們都是Sync的子類。ReentrantReadWriteLock中sync對(duì)象,是FairSync與NonfairSync中的一種,這也意味著ReentrantLock是"公平鎖"或"非公平鎖"中的一種,ReentrantLock默認(rèn)是非公平鎖。
07. ReentrantReadWriteLock
ReentrantReadWriteLock是讀寫鎖接口ReadWriteLock的實(shí)現(xiàn)類,它包括子類ReadLock和WriteLock。ReentrantLock是共享鎖,而WriteLock是獨(dú)占鎖。
ReentrantReadWriteLock的UML類圖如下:
(01) ReentrantReadWriteLock實(shí)現(xiàn)了ReadWriteLock接口。
(02) ReentrantReadWriteLock中包含sync對(duì)象,讀鎖readerLock和寫鎖writerLock。讀鎖ReadLock和寫鎖WriteLock都實(shí)現(xiàn)了Lock接口。
(03) 和"ReentrantLock"一樣,sync是Sync類型;而且,Sync也是一個(gè)繼承于AQS的抽象類。Sync也包括"公平鎖"FairSync和"非公平鎖"NonfairSync。
08. CountDownLatch
CountDownLatch是一個(gè)同步輔助類,在完成一組正在其他線程中執(zhí)行的操作之前,它允許一個(gè)或多個(gè)線程一直等待。
CountDownLatch的UML類圖如下:
CountDownLatch包含了sync對(duì)象,sync是Sync類型。CountDownLatch的Sync是實(shí)例類,它繼承于AQS。
09. CyclicBarrier
CyclicBarrier是一個(gè)同步輔助類,允許一組線程互相等待,直到到達(dá)某個(gè)公共屏障點(diǎn) (common barrier point)。因?yàn)樵?barrier 在釋放等待線程后可以重用,所以稱它為循環(huán) 的 barrier。
CyclicBarrier的UML類圖如下:
CyclicBarrier是包含了"ReentrantLock對(duì)象lock"和"Condition對(duì)象trip",它是通過獨(dú)占鎖實(shí)現(xiàn)的。
CyclicBarrier和CountDownLatch的區(qū)別是:
(01) CountDownLatch的作用是允許1或N個(gè)線程等待其他線程完成執(zhí)行;而CyclicBarrier則是允許N個(gè)線程相互等待。
(02) CountDownLatch的計(jì)數(shù)器無法被重置;CyclicBarrier的計(jì)數(shù)器可以被重置后使用,因此它被稱為是循環(huán)的barrier。
10. Semaphore
Semaphore是一個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)量,它的本質(zhì)是一個(gè)"共享鎖"。
信號(hào)量維護(hù)了一個(gè)信號(hào)量許可集。線程可以通過調(diào)用acquire()來獲取信號(hào)量的許可;當(dāng)信號(hào)量中有可用的許可時(shí),線程能獲取該許可;否則線程必須等待,直到有可用的許可為止。 線程可以通過release()來釋放它所持有的信號(hào)量許可。
Semaphore的UML類圖如下:
和"ReentrantLock"一樣,Semaphore包含了sync對(duì)象,sync是Sync類型;而且,Sync也是一個(gè)繼承于AQS的抽象類。Sync也包括"公平信號(hào)量"FairSync和"非公平信號(hào)量"NonfairSync。
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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