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Java并发编程:同步锁、读写锁
阅读量:6844 次
发布时间:2019-06-26

本文共 8547 字,大约阅读时间需要 28 分钟。

之前我们说过线程安全问题可以用锁机制来解决,即线程必要要先获得锁,之后才能进行其他操作。其实在 Java 的 API 中有这样一些锁类可以提供给我们使用,与其他对象作为锁相比,它们具有更强大的功能。

Java 中的锁有两种,分别是:1)同步锁 2)读写锁

一、同步锁

  同步锁(ReentrantLock)类似于 synchronize 代码块中传入的那个锁对象,可以用于进行线程同步。ReentrantLock.lock() 方法用于锁定对象,而 ReentrantLock.unlock 用于释放锁对象。

public class SynLockDemo {    static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();   //同步锁    public static void main(String args[]) {        //线程1        new Thread(){            public void run() {                lock.lock();                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " have the lock.");                try {                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " sleep 3 Seconds.");                    Thread.sleep(3000);                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                lock.unlock();                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " release the lock.");            }        }.start();        //线程2        new Thread(){            public void run() {                lock.lock();                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " have the lock.");                lock.unlock();                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " release the lock.");            }        }.start();    }}

  可以看到线程 1 即使休眠了 3 秒,线程 2 也还是会等到线程 1 执行完才会继续执行。

  ReentrantLock 除了可以实现基本的线程同步阻塞之外,还可以配合 Condition 类使用,实现线程通信。我们可以用 Condition 来实现生产者 - 消费者问题:

public class Test {    private int queueSize = 10;    private PriorityQueue
queue = new PriorityQueue
(queueSize);    private Lock lock = new ReentrantLock();    private Condition notFull = lock.newCondition();    private Condition notEmpty = lock.newCondition();          public static void main(String[] args)  {        Test test = new Test();        Producer producer = test.new Producer();        Consumer consumer = test.new Consumer();                   producer.start();        consumer.start();    }           class Consumer extends Thread{                   @Override        public void run() {            consume();        }                   private void consume() {            while(true){                lock.lock();                try {                    while(queue.size() == 0){                        try {                            System.out.println("队列空,等待数据");                            notEmpty.await();                        } catch (InterruptedException e) {                            e.printStackTrace();                        }                    }                    queue.poll();                //每次移走队首元素                    notFull.signal();                    System.out.println("从队列取走一个元素,队列剩余"+queue.size()+"个元素");                } finally{                    lock.unlock();                }            }        }    }           class Producer extends Thread{                   @Override        public void run() {            produce();        }                   private void produce() {            while(true){                lock.lock();                try {                    while(queue.size() == queueSize){                        try {                            System.out.println("队列满,等待有空余空间");                            notFull.await();                        } catch (InterruptedException e) {                            e.printStackTrace();                        }                    }                    queue.offer(1);        //每次插入一个元素                    notEmpty.signal();                    System.out.println("向队列取中插入一个元素,队列剩余空间:"+(queueSize-queue.size()));                } finally{                    lock.unlock();                }            }        }    }}

二、读写锁

ReentrantReadWriteLock 是 Java 中用于控制读写的一个类。lock.readLock 方法用于获取一个读锁,而 lock.writeLock 方法用于获取一个写锁。读锁允许多个线程进行读取数据操作,但不允许修改操作。而写锁则不允许其他线程进行读和写操作。

我们改写下上面的 Demo,将 ReentrantLock 换成 ReentrantReadWriteLock,并锁上读锁

public class ReadWriteLockDemo {    static final ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();   //同步锁    public static void main(String args[]) {        //线程1        new Thread(){            public void run() {//                rwl.readLock().lock();                rwl.writeLock().lock();                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " have the lock.");                try {                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " sleep 3 Seconds.");                    Thread.sleep(3000);                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                rwl.writeLock().unlock();                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " release the lock.");            }        }.start();        //线程2        new Thread(){            public void run() {                rwl.writeLock().lock();                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " have the lock.");                rwl.writeLock().unlock();                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " release the lock.");            }        }.start();    }}

运行结果:

Thread-0 have the lock.Thread-0 sleep 3 Seconds.Thread-1 have the lock.Thread-1 release the lock.Thread-0 release the lock.
View Code

从结果可以看出,线程0获取到锁并不会阻塞线程1获取锁,因此可以知道读锁其实是并发的。

如果我们把上面的 rwl.readLock() 换成 rwl.writeLock(),那么线程1就会等到线程0释放锁之后才会继续执行。

三、一个读写锁的例子

读写锁与一般的锁的不同之处就是它有两种锁,分别是读锁(ReadLock)和写锁(WriteLock)。当我们锁上读锁的时候,其他线程也可以读取对象的数据,但是不能修改。但当我们锁上写锁的时候,其他线程就无法进行读操作,也没办法进行写操作。这样就即保证了读取数据的高并发,又保证了线程的数据安全。下面我们来看一个例子:

package com.chanshuyi.class12;import java.util.Random;import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;/** * 读写锁实现读写互斥又不影响并发读取 * @author chenyr * @time 2014-12-18 下午09:41:14 * All Rights Reserved. */public class ReadWriteLock1 {        public static void main(String args[]){        final MyQueue queue = new MyQueue(); for(int i = 0; i < 3; i++){ new Thread(){ public void run(){ while(true){ //不断读取数据  queue.get(); } } }.start(); new Thread(){ public void run(){ while(true){ //不断写入数据 queue.put(new Random().nextInt(10000)); } } }.start(); } } } class MyQueue{ private Object data = null; //共享数据 private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock(); //写 public void put(Object obj){ rwl.writeLock().lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is ready to write !"); try{ Thread.sleep((long)(Math.random() * 1000)); //因为是不断写入,所以必须让线程休眠,避免CPU耗尽 }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } this.data = obj; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " has complte write :" + this.data); rwl.writeLock().unlock(); try{ Thread.sleep(1000); //让写进程休眠长一点时间,否则会导致读取进程很久都无法读取数据。 }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } } //读 public void get(){ rwl.readLock().lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is ready to read !"); try{ Thread.sleep((long)(Math.random() * 1000)); //因为是不断读取,所以必须让线程休眠,避免CPU耗尽 }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "has read the value :" + this.data); rwl.readLock().unlock(); } }

在上面这个例子中,我们创建了3个读数据进程以及3个写数据进程,不断取出、写入MyQueue中的数据。在MyQueue调用读取数据get()方法时,锁上读锁,在调用写数据put()方法时,锁上写锁。下面是一部分的运行结果:

1 Thread-1 is ready to read ! 2 Thread-3 is ready to read ! 3 Thread-5 is ready to read ! 4 Thread-1has read the value :null 5 Thread-3has read the value :null 6 Thread-5has read the value :null 7 Thread-6 is ready to write ! 8 Thread-6 has complte write :4138 9 Thread-4 is ready to write !10 Thread-4 has complte write :615811 Thread-2 is ready to write !12 Thread-2 has complte write :333313 Thread-1 is ready to read !14 Thread-5 is ready to read !15 Thread-3 is ready to read !16 Thread-3has read the value :333317 Thread-3 is ready to read !18 Thread-5has read the value :333319 Thread-5 is ready to read !20 Thread-1has read the value :333321 Thread-1 is ready to read !22 Thread-3has read the value :333323 Thread-1has read the value :333324 Thread-5has read the value :333325 Thread-6 is ready to write !26 Thread-6 has complte write :656827 Thread-4 is ready to write !28 Thread-4 has complte write :418929 Thread-3 is ready to read !30 Thread-1 is ready to read !31 Thread-3has read the value :418932 Thread-1has read the value :4189

从上面的运行结果我们可以看到:1-3行,13-15行出现了多个线程同时读取数据的情况。

观察输出结果,可以发现在写入数据的时候(如 7 - 12 行),即使有多次连续写入数据,但是都是等待一个线程写入结束后,另一个线程才开始写入数据的,没有出现同时多个线程写入的情况。这就说明写锁不允许多个线程同时写,也不允许读。

这就是读写锁的一个非常重要的应用,比起synchronized或lock锁,它允许多个线程同时读,但是同时有保证了写数据的时候不会有多个线程同时操作。也就是保证了程序读取的并发性能,又保证了线程的数据安全。

 

转载于:https://www.cnblogs.com/chanshuyi/p/4456913.html

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