Java並發編程之ReentrantLock可重入鎖的實例代碼

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目錄 1.ReentrantLock可重入鎖概述2.可重入3.可打斷4.鎖超時5.公平鎖6.條件變量 Condition

1.ReentrantLock可重入鎖概述

相對於 synchronized 它具備如下特點
可中斷
synchronized鎖加上去不能中斷，a線程應用鎖，b線程不能取消掉它
可以設置超時時間
synchronized它去獲取鎖時，如果對方持有鎖，那麼它就會進入entryList一直等待下去。而可重入鎖可以設置超時時間，規定時間內如果獲取不到鎖，就放棄鎖
可以設置為公平鎖
防止線程饑餓的情況，即先到先得。如果爭搶的人比較多，則可能會發生永遠都得不到鎖

支持多個條件變量多個waitset（不支持條件一的去a不支持條件二的去b）
synchronized隻支持同一個waitset.
與 synchronized 一樣，都支持可重入

基本語法

// 獲取鎖
reentrantLock.lock();
try {
 // 臨界區
} finally {
 // 釋放鎖
 reentrantLock.unlock();
}

synchronized是在關鍵字的級別來保護臨界區，而reentrantLock是在對象的級別保護臨界區。臨界區即訪問共享資源的那段代碼。finally中表明不管將來是否出現異常，都會釋放鎖，釋放鎖即調用unlock方法。否則無法釋放鎖，其它線程就永遠也獲取不瞭鎖。

2.可重入

可重入是指同一個線程如果首次獲得瞭這把鎖，那麼因為它是這把鎖的擁有者，因此有權利再次獲取這把鎖
如果是不可重入鎖，那麼第二次獲得鎖時，自己也會被鎖擋住
ReentrantLock和synchronized都是可重入鎖。

public class TestReentranLock1 {
 static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
 public static void main(String[] args) {
  method1();
 }
 public static void method1() {
  lock.lock();
  try {
   System.out.println("execute method1");
   method2();
  } finally {
   lock.unlock();
  }
 }
 public static void method2() {
  lock.lock();
  try {
   System.out.println("execute method2");
   method3();
  } finally {
   lock.unlock();
  }
 }
 public static void method3() {
  lock.lock();
  try {
   System.out.println("execute method3");
  } finally {
   lock.unlock();
  }
 }
}
execute method1
execute method2
execute method3

3.可打斷

可打斷是指在等待鎖的過程中，其它線程可以用interrupt方法終止我的等待。synchronized鎖是不可打斷的。
我們要想在等鎖的過程中被打斷，就要使用lockInterruptibly()方法對lock對象加鎖，而不是lock()方法

public class TestReentranLock2 {
 public static void main(String[] args) {
  ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
  Thread t1 = new Thread(() -> {
   try {
    //如果沒有競爭，此方法就會獲取lock對象的鎖
    //如果有競爭，就進入阻塞隊列等待，可以被其它線程用interrupt打斷
    System.out.println("嘗試獲得鎖");
    lock.lockInterruptibly();
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    System.out.println("等鎖的過程中被打斷");
    return;
   }
   try {
    System.out.println("t1獲得瞭鎖");
   } finally {
    lock.unlock();
   }
  }, "t1");
  lock.lock();
  System.out.println("主線程獲得瞭鎖");
  t1.start();
  try {
   try {
    sleep(1);
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
   t1.interrupt();
   System.out.println("執行打斷t1");
  } finally {
   lock.unlock();
  }
 }
}
主線程獲得瞭鎖
嘗試獲得鎖
執行打斷t1
等鎖的過程中被打斷
java.lang.InterruptedException
	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.doAcquireInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:898)
	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:1222)
	at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.lockInterruptibly(ReentrantLock.java:335)
	at cn.yj.jvm.TestReentranLock2.lambda$main$0(TestReentranLock2.java:15)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

註意如果是不可中斷模式，那麼即使使用瞭 interrupt 也不會讓等待中斷，即不是。即使用lock()方法。
這種方式可以避免死鎖情況的發生，避免無休止的等待。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Thread t1 = new Thread(() -> {
 System.out.println("啟動...");
 lock.lock();
 try {
  System.out.println("獲得瞭鎖");
 } finally {
  lock.unlock();
 }
}, "t1");
lock.lock();
System.out.println("獲得瞭鎖");
t1.start();
try {
 sleep(1);
 t1.interrupt();
 System.out.println("執行打斷");
 sleep(1);
} finally {
 System.out.println("釋放瞭鎖");
 lock.unlock();
}

4.鎖超時

ReentranLock支持可打斷，其實就是為瞭避免死等，這樣就可以減少死鎖的發生。實際上可打斷這種方式屬於一種被動的避免死等，是由其它線程interrupt來打斷。
而鎖超時是主動的方式避免死等的手段。
獲取鎖用tryLock()方法，即嘗試獲得鎖，如果成功瞭，它就獲得鎖，如果失敗瞭，它就可以不去進入阻塞隊列等待，它就會返回false，表示沒有獲得鎖。

立刻失敗

public static void main(String[] args) {
  ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
  Thread t1 = new Thread(() -> {
   System.out.println("啟動...");
   if (!lock.tryLock()) {
    System.out.println("獲取不到鎖，立刻失敗，返回");
    return;
   }
   try {
    System.out.println("獲得瞭鎖");
   } finally {
    lock.unlock();
   }
  }, "t1");
  lock.lock();
  System.out.println("獲得瞭鎖");
  t1.start();
  try {
   try {
    sleep(500);
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
  } finally {
   lock.unlock();
  }
}

獲得瞭鎖
啟動…
獲取不到鎖，立刻失敗，返回

超時失敗
lock.tryLock(1,TimeUnit.SECONDS)表示嘗試等待1s，如果主線程不釋放鎖，那麼它就會返回false，如果釋放瞭鎖，那麼它就會返回true.tryLock也支持被打斷，被打斷時報異常。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Thread t1 = new Thread(() -> {
 log.debug("啟動...");
 try {
  if (!lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
   log.debug("獲取等待 1s 後失敗，返回");
   return;
  }
 } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
 }
 try {
  log.debug("獲得瞭鎖");
 } finally {
  lock.unlock();
 }
}, "t1");
lock.lock();
log.debug("獲得瞭鎖");
t1.start();
try {
 sleep(2);
} finally {
 lock.unlock();
}

輸出

18:19:40.537 [main] c.TestTimeout – 獲得瞭鎖
18:19:40.544 [t1] c.TestTimeout – 啟動…
18:19:41.547 [t1] c.TestTimeout – 獲取等待 1s 後失敗，返回

5.公平鎖

對於synchronized來說，它是不公平的鎖。當一個線程持有鎖，其他線程就會進入阻塞隊列等待，當鎖的持有者釋放鎖的時候，這些線程就會一擁而上，誰先搶到，誰就成為monitor的主人，而不會按照先來先得的規則。

ReentrantLock 默認是不公平的
ReentrantLock有一個帶參構造方法。默認是非公平的。

 public ReentrantLock(boolean fair) {
  sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}

 

我們可以通過佈爾值改成真，來保證它的公平性。即將來阻塞隊列裡的線程，爭搶鎖的時候會按照進入阻塞隊列的順序執行，先到先得。

6.條件變量 Condition

synchronized 中也有條件變量，就是我們講原理時那個 waitSet 休息室，當條件不滿足時進入 waitSet 等待

ReentrantLock 的條件變量比 synchronized 強大之處在於，它是支持多個條件變量的，這就好比

synchronized 是那些不滿足條件的線程都在一間休息室等消息
而 ReentrantLock 支持多間休息室，有專門等煙的休息室、專門等早餐的休息室、喚醒時也是按休息室來喚醒

使用要點：

  • await 前需要獲得鎖
  • await 執行後，會釋放鎖，進入 conditionObject 等待
  • await 的線程被喚醒（或打斷、或超時）取重新競爭 lock 鎖
  • 競爭 lock 鎖成功後，從 await 後繼續執行
  • signal 相當於 notify，signalAll 相當於 notifyAll
static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
static Condition waitCigaretteQueue = lock.newCondition();
static Condition waitbreakfastQueue = lock.newCondition();
static volatile boolean hasCigrette = false;
static volatile boolean hasBreakfast = false;
public static void main(String[] args) {
 new Thread(() -> {
  try {
   lock.lock();
   while (!hasCigrette) {
    try {
     waitCigaretteQueue.await();
    } catch (InterruptedException e) {
     e.printStackTrace();
    }
   }
   log.debug("等到瞭它的煙");
  } finally {
   lock.unlock();
  }
 }).start();
 new Thread(() -> {
  try {
   lock.lock();
   while (!hasBreakfast) {
    try {
     waitbreakfastQueue.await();
    } catch (InterruptedException e) {
     e.printStackTrace();
    }
   }
   log.debug("等到瞭它的早餐");
  } finally {
   lock.unlock();
  }
 }).start();
 sleep(1);
 sendBreakfast();
 sleep(1);
 sendCigarette();
}
private static void sendCigarette() {
 lock.lock();
 try {
  log.debug("送煙來瞭");
  hasCigrette = true;
  waitCigaretteQueue.signal();
 } finally {
  lock.unlock();
 }
}
private static void sendBreakfast() {
 lock.lock();
 try {
  log.debug("送早餐來瞭");
  hasBreakfast = true;
  waitbreakfastQueue.signal();
 } finally {
  lock.unlock();
 }
}

輸出

18:52:27.680 [main] c.TestCondition – 送早餐來瞭
18:52:27.682 [Thread-1] c.TestCondition – 等到瞭它的早餐
18:52:28.683 [main] c.TestCondition – 送煙來瞭
18:52:28.683 [Thread-0] c.TestCondition – 等到瞭它的煙

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