欧美bbbwbbbw肥妇,免费乱码人妻系列日韩,一级黄片

Java 重入鎖和讀寫鎖的具體使用

 更新時間：2021年03月11日 16:15:15   作者：低吟不作語  
這篇文章主要介紹了Java 重入鎖和讀寫鎖的具體使用，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學(xué)習或者工作具有一定的參考學(xué)習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習學(xué)習吧

重入鎖

重入鎖 ReentrantLock，顧名思義，就是支持重進入的鎖，它表示該鎖能夠支持一個線程對資源的重復(fù)加鎖。除此之外，該鎖還支持獲取鎖時的公平和非公平性選擇

所謂不支持重進入，可以考慮如下場景：當一個線程調(diào)用 lock() 方法獲取鎖之后，如果再次調(diào)用 lock() 方法，則該線程將會被自己阻塞，原因是在調(diào)用 tryAcquire(int acquires) 方法時會返回 false，從而導(dǎo)致線程阻塞

synchronize 關(guān)鍵字隱式的支持重進入，比如一個 synchronize 修飾的遞歸方法，在方法執(zhí)行時，執(zhí)行線程在獲取鎖之后仍能連續(xù)多次地獲得該鎖。ReentrantLock 雖然不能像 synchronize 關(guān)鍵字一樣支持隱式的重進入，但在調(diào)用 lock() 方法時，已經(jīng)獲得鎖的線程，能夠再次調(diào)用 lock() 方法獲取鎖而不被阻塞

1. 實現(xiàn)重進入

重進入特性的實現(xiàn)需要解決以下兩個問題：

線程再次獲取鎖
鎖需要去識別獲取鎖的線程是否為當前占據(jù)鎖的線程，如果是，則再次成功獲取

鎖的最終釋放
線程重復(fù) n 次獲取鎖，隨后在第 n 次釋放該鎖后，其他線程能獲取到鎖。實現(xiàn)此功能，理應(yīng)考慮使用計數(shù)

ReentrantLock 通過組合自定義同步器來實現(xiàn)鎖的獲取與釋放，以非公平鎖實現(xiàn)為例，獲取同步狀態(tài)的代碼如下所示，主要是增加了再次獲取同步狀態(tài)的處理邏輯

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
 final Thread current = Thread.currentThread();
 int c = getState();
 if (c == 0) {
  if (compareAndSetState(0, acquires)) {
   setExclusiveOwnerThread(current);
   return true;
  }
 }
 // 判斷當前線程是否為獲取鎖的線程
 else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
  // 將同步值進行增加，并返回 true
  int nextc = c + acquires;
  if (nextc < 0)
   throw new Error("Maximum lock count exceeded");
  setState(nextc);
  return true;
 }
 return false;
}

考慮到成功獲取鎖的線程再次獲取鎖，只是增加同步狀態(tài)值，這也就要求 ReentrantLock 在釋放同步狀態(tài)時減少同步狀態(tài)值，該方法代碼如下：

protected final boolean tryRelease(int releases) {
 // 減少狀態(tài)值
 int c = getState() - releases;
 if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
  throw new IllegalMonitorStateException();
 boolean free = false;
 // 當同步狀態(tài)為0，將占有線程設(shè)為null，并返回true，表示釋放成功
 if (c == 0) {
  free = true;
  setExclusiveOwnerThread(null);
 }
 setState(c);
 return free;
}

2. 公平與非公平獲取鎖的區(qū)別

如果一個鎖是公平的，那么鎖的獲取順序就應(yīng)該符合請求的絕對時間順序，也即 FIFO?；仡櫳弦还?jié)，非公平鎖只要 CAS 設(shè)置同步狀態(tài)成功，即表示當前線程獲取了鎖，而公平鎖則不同，代碼如下：

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
 final Thread current = Thread.currentThread();
 int c = getState();
 if (c == 0) {
  /* 
   * 唯一不同的就是判斷條件多了 hasQueuedPredecessors()
   * 該方法用來判斷當前節(jié)點是否有前驅(qū)節(jié)點
   * 如果該方法返回 true，表示有線程比當前線程更早請求獲取鎖
   * 因此需要等待前驅(qū)線程釋放鎖之后才能繼續(xù)獲取鎖
   */
  if (!hasQueuedPredecessors() && compareAndSetState(0, acquires)) {
   setExclusiveOwnerThread(current);
   return true;
  }
 }
 else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
  int nextc = c + acquires;
  if (nextc < 0)
   throw new Error("Maximum lock count exceeded");
  setState(nextc);
  return true;
 }
 return false;
}

讀寫鎖

之前提到的鎖基本都是排它鎖，同一時刻只允許一個線程訪問，而讀寫鎖在同一時刻可以允許多個線程訪問，但在寫線程訪問時，所有的讀線程和其他寫線程均被阻塞。讀寫鎖維護了一對鎖，一個讀鎖和一個寫鎖，通過分離讀鎖和寫鎖，使得并發(fā)性相比一般的排它鎖有了很大提升

1. 接口示例

下面通過緩存示例說明讀寫鎖的使用方式

public class Cache {

 static Map<String, Object> map = new HashMap<>();
 static ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
 static Lock r = rwl.readLock();
 static Lock w = rwl.writeLock();

 /**
  * 獲取一個 key 對應(yīng)的 value
  */
 public static Object get(String key) {
  r.lock();
  try {
   return map.get(key);
  } finally {
   r.unlock();
  }
 }

 /**
  * 設(shè)置 key 對應(yīng)的 value，并返回舊的 value
  */
 public static Object put(String key, Object value) {
  w.lock();
  try {
   return map.put(key, value);
  } finally {
   w.unlock();
  }
 }

 /**
  * 清空所有的內(nèi)容
  */
 public static void clear() {
  w.lock();
  try {
   map.clear();
  } finally {
   w.unlock();
  }
 }
}

2. 讀寫狀態(tài)的設(shè)計

讀寫鎖同樣依賴自定義同步器來實現(xiàn)功能，而讀寫狀態(tài)就是其同步器狀態(tài)。讀寫鎖的自定義同步器需要在同步狀態(tài)（一個整型變量）上維護多個讀線程和一個寫線程的狀態(tài)，為此需要讀寫鎖將變量切分成兩部分，高 16 位表示讀，低 16 位表示寫

上圖表示一個線程已經(jīng)獲取了寫鎖，且重進入了兩次，同時也連續(xù)兩次獲取了讀鎖。通過位運算可以迅速確定讀和寫各自的狀態(tài)，假設(shè)當前同步狀態(tài)值為 S，則：

  • 寫狀態(tài)等于 S & 0x0000FFFF（將高 16 位全部抹去）
  • 讀狀態(tài)等于 S >>> 16（無符號右移 16 位）
  • 當寫狀態(tài)增加 1 時，等于 S + 1
  • 當讀狀態(tài)增加 1 時，等于 S + (1<<6)，也就是 S + 0x00010000

根據(jù)狀態(tài)的劃分能得出一個結(jié)論：S 不等于 0 時，當寫狀態(tài)（S & 0x0000FFFF）等于 0 時，則讀狀態(tài)（S >>> 16）大于 0，即讀鎖已被獲取

3. 寫鎖的獲取與釋放

寫鎖是一個支持重進入的排它鎖。如果當前線程已經(jīng)獲取了寫鎖，則增加寫狀態(tài)。如果當前線程在獲取寫鎖時，讀鎖已被獲取，或者該線程不是獲取寫鎖的線程，則當前線程進入等待狀態(tài)，獲取寫鎖的代碼如下：

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
 Thread current = Thread.currentThread();
 int c = getState();
 // exclusiveCount 方法會用 c & 0x0000FFFF，即得出寫狀態(tài)個數(shù)
 int w = exclusiveCount(c);
 if (c != 0) {
  // 根據(jù)上面提到的推論，c 不等于 0，而 w 等于 0，證明存在讀鎖
  // 當前線程也不是獲取了寫鎖的線程
  if (w == 0 || current != getExclusiveOwnerThread())
   return false;
  if (w + exclusiveCount(acquires) > MAX_COUNT)
   throw new Error("Maximum lock count exceeded");
  setState(c + acquires);
  return true;
 }
 if (writerShouldBlock() || !compareAndSetState(c, c + acquires))
  return false;
 setExclusiveOwnerThread(current);
 return true;
}

寫鎖的每次釋放均會減少寫狀態(tài)，當寫狀態(tài)為 0 時表示寫鎖已被釋放，從而等待的讀寫線程能夠繼續(xù)訪問讀寫鎖，同時前次寫線程的修改對后續(xù)讀寫線程可見

4. 讀鎖的獲取與釋放

讀鎖是一個支持重進入的共享鎖，它能被多個線程同時獲取，在沒有其他寫線程訪問時，讀鎖總能被成功獲取，這里對獲取讀鎖的代碼做了簡化：

protected final int tryAcquireShared(int unused) {

 for(;;) {
  int c = getState();
  int nextc = c + (1<<16);
  if(nextc < c) {
   throw new Error("Maximum lock count exceeded");
  }
  // 如果其他線程已經(jīng)獲取寫鎖，則讀取獲取失敗
  if(exclusiveCount(c) != 0 && owner != Thread.currentThread()) {
   return -1;
  }
  if(compareAndSetState(c, nextc)) {
   return 1;
  }
 }
}

讀鎖的每次釋放均減少讀狀態(tài)，減少的值是 1<<16

5. 鎖降級

鎖降級指的是寫鎖降級成為讀鎖。如果當前線程擁有寫鎖，然后將其釋放，最后再獲取讀鎖，這種分段完成的過程不能稱之為鎖降級。鎖降級是指把持住寫鎖，再獲取讀鎖，隨后釋放寫鎖的過程

public void processData() {
 readLock.lock();
 if(!update) {
  // 必須先釋放讀鎖
  readLock.unlock();
  // 鎖降級從寫鎖獲取到開始
  writeLock.lock();
  try {
 if(!update) {
    // 準備數(shù)據(jù)的流程（略）
    update = true;
   }
   readLock.lock();
  } finally {
   writeLock.unlock();
  }
 }
 try {
  // 使用數(shù)據(jù)的流程（略）
 } finally {
  readLock.unlock();
 }
}

上例中，當數(shù)據(jù)發(fā)生變更，則 update（使用 volatile 修飾）被設(shè)置為 false，此時所有訪問 processData 方法的線程都能感知到變化，但只有一個線程能獲取到寫鎖，其余線程會被阻塞在寫鎖的 lock 方法上。當前線程獲取寫鎖完成數(shù)據(jù)準備之后，再次獲取讀鎖，隨后釋放寫鎖，完成鎖降級

到此這篇關(guān)于Java 重入鎖和讀寫鎖的具體使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 重入鎖和讀寫鎖內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

相關(guān)文章

最新評論