多线程中的Lock小结-白红宇

多线程中的Lock小结

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发布时间：2019-06-13

本文共 16261 字，大约阅读时间需要 54 分钟。

1.lock和synchronized的区别

1）Lock不是Java语言内置的，synchronized是Java语言的关键字，因此是内置特性。Lock是一个类，通过这个类可以实现同步访问；

2）Lock和synchronized有一点非常大的不同，采用synchronized不需要用户去手动释放锁，当synchronized方法或者synchronized代码块执行完之后，系统会自动让线程释放对锁的占用；而Lock则必须要用户去手动释放锁，如果没有主动释放锁，就有可能导致出现死锁现象。

2.java.util.concurrent.locks包下常用的类

首先要说明的就是Lock，通过查看Lock的源码可知，Lock是一个接口：

public interface Lock {    void lock();    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;    boolean tryLock();    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;    void unlock();}

Lock接口中每个方法的使用：

lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)、lockInterruptibly()是用来获取锁的。unLock()方法是用来释放锁的。

四个获取锁方法的区别：

lock()方法是平常使用得最多的一个方法，就是用来获取锁。如果锁已被其他线程获取，则进行等待。由于在前面讲到如果采用Lock，必须主动去释放锁，并且在发生异常时，不会自动释放锁。因此一般来说，使用Lock必须在try{}catch{}块中进行，并且将释放锁的操作放在finally块中进行，以保证锁一定被被释放，防止死锁的发生。

tryLock()方法是有返回值的，它表示用来尝试获取锁，如果获取成功，则返回true，如果获取失败（即锁已被其他线程获取），则返回false，也就说这个方法无论如何都会立即返回。在拿不到锁时不会一直在那等待。

tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是类似的，只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待一定的时间，在时间期限之内如果还拿不到锁，就返回false。如果如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁，则返回true。

lockInterruptibly()方法比较特殊，当通过这个方法去获取锁时，如果线程正在等待获取锁，则这个线程能够响应中断，即中断线程的等待状态。也就使说，当两个线程同时通过lock.lockInterruptibly()想获取某个锁时，假若此时线程A获取到了锁，而线程B只有等待，那么对线程B调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程。注意，当一个线程获取了锁之后，是不会被interrupt()方法中断的。因此当通过lockInterruptibly()方法获取某个锁时，如果不能获取到，只有进行等待的情况下，是可以响应中断的。而用synchronized修饰的话，当一个线程处于等待某个锁的状态，是无法被中断的，只有一直等待下去。

直接使用lock接口的话，我们需要实现很多方法，不太方便，ReentrantLock是唯一实现了Lock接口的类，并且ReentrantLock提供了更多的方法，ReentrantLock，意思是“可重入锁”。

以下是ReentrantLock的使用案例：

例子1，lock()的正确使用方法

package cn.itcast_01_mythread.thread.lock;import java.util.ArrayList;import java.util.concurrent.locks.Lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class MyLockTest {    private static ArrayList
     
       arrayList = new ArrayList
      
       ();    static Lock lock = new ReentrantLock(); // 注意这个地方    public static 
       
         void main(String[] args) {        new Thread() {            public void run() {                Thread thread = Thread.currentThread();                                lock.lock();                try {                    System.out.println(thread.getName() + "得到了锁");                    for (int i = 0; i < 5; i++) {                        arrayList.add(i);                    }                } catch (Exception e) {                    // TODO: handle exception                } finally {                    System.out.println(thread.getName() + "释放了锁");                    lock.unlock();                }            };        }.start();                new Thread() {            public void run() {                Thread thread = Thread.currentThread();                lock.lock();                try {                    System.out.println(thread.getName() + "得到了锁");                    for (int i = 0; i < 5; i++) {                        arrayList.add(i);                    }                } catch (Exception e) {                    // TODO: handle exception                } finally {                    System.out.println(thread.getName() + "释放了锁");                    lock.unlock();                }            };        }.start();    }}

运行结果：

Thread-0得到了锁

Thread-0释放了锁

Thread-1得到了锁

Thread-1释放了锁

即正常的加锁操作。

例子2，tryLock()的使用方法

package cn.itcast_01_mythread.thread.lock;import java.util.ArrayList;import java.util.concurrent.locks.Lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/** * 观察现象：一个线程获得锁后，另一个线程取不到锁，不会一直等待 * @author * */public class MyTryLock {    private static ArrayList
     
       arrayList = new ArrayList
      
       ();    static Lock lock = new ReentrantLock(); // 注意这个地方    public static void main(String[] args) {                new Thread() {            public void run() {                Thread thread = Thread.currentThread();                boolean tryLock = lock.tryLock();                System.out.println(thread.getName()+" "+tryLock);                if (tryLock) {                    try {                        System.out.println(thread.getName() + "得到了锁");                        for (int i = 0; i < 5; i++) {                            arrayList.add(i);                        }                    } catch (Exception e) {                        // TODO: handle exception                    } finally {                        System.out.println(thread.getName() + "释放了锁");                        lock.unlock();                    }                }            };        }.start();        new Thread() {            public void run() {                Thread thread = Thread.currentThread();                boolean tryLock = lock.tryLock();                System.out.println(thread.getName()+" "+tryLock);                if (tryLock) {                    try {                        System.out.println(thread.getName() + "得到了锁");                        for (int i = 0; i < 5; i++) {                            arrayList.add(i);                        }                    } catch (Exception e) {                        // TODO: handle exception                    } finally {                        System.out.println(thread.getName() + "释放了锁");                        lock.unlock();                    }                }            };        }.start();    }}

运行结果：

Thread-0 true

Thread-0得到了锁

Thread-0释放了锁

Thread-1 true

Thread-1得到了锁

Thread-1释放了锁

或者

Thread-0 true

Thread-0得到了锁

Thread-1 false

Thread-0释放了锁

可见结果不定，尝试获取锁，可能成功，可能失败。

例子3，lockInterruptibly()响应中断的使用方法：

package cn.itcast_01_mythread.thread.lock;import java.util.concurrent.locks.Lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/** * 观察现象：如果thread-0得到了锁，阻塞。。。thread-1尝试获取锁，如果拿不到，则可以被中断等待 *  * @author *  */public class MyInterruptibly {    private Lock lock = new ReentrantLock();    public static void main(String[] args) {        MyInterruptibly test = new MyInterruptibly();        MyThread thread0 = new MyThread(test);        MyThread thread1 = new MyThread(test);        thread0.start();        thread1.start();        try {            Thread.sleep(2000);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }        thread1.interrupt();        System.out.println("=====================");    }    public void insert(Thread thread) throws InterruptedException {        lock.lockInterruptibly(); // 注意，如果需要正确中断等待锁的线程，必须将获取锁放在外面，然后将InterruptedException抛出        try {            System.out.println(thread.getName() + "得到了锁");            long startTime = System.currentTimeMillis();            for (;;) {                if (System.currentTimeMillis() - startTime >= Integer.MAX_VALUE)                    break;                // 插入数据            }        } finally {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行finally");            lock.unlock();            System.out.println(thread.getName() + "释放了锁");        }    }}class MyThread extends Thread {    private MyInterruptibly test = null;    public MyThread(MyInterruptibly test) {        this.test = test;    }    @Override    public void run() {        try {            test.insert(Thread.currentThread());        } catch (Exception e) {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被中断");        }    }}

运行结果：

Thread-0得到了锁

=====================

Thread-1被中断

我们可以看到，Thread-0得到了锁，一直不释放，此时Thread-1可以手动停止。

接下来我们说一下ReadWriteLock，ReadWriteLock也是一个接口，在它里面只定义了两个方法：

public interface ReadWriteLock {    /**     * Returns the lock used for reading.     * @return the lock used for reading.     */    Lock readLock(); /**     * Returns the lock used for writing.     * @return the lock used for writing.     */    Lock writeLock();}

一个用来获取读锁，一个用来获取写锁。也就是说将文件的读写操作分开，分成2个锁来分配给线程，从而使得多个线程可以同时进行读操作。下面的ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。

ReentrantReadWriteLock里面提供了很多丰富的方法，不过最主要的有两个方法：readLock()和writeLock()用来获取读锁和写锁。

下面通过几个例子来看一下ReentrantReadWriteLock具体用法。

当有多个线程读写文件时，读操作和写操作会发生冲突现象，写操作和写操作会发生冲突现象，但是读操作和读操作不会发生冲突现象。但是采用synchronized关键字来实现同步的话，就会导致一个问题：

如果多个线程都只是进行读操作，当一个线程在进行读操作时，其他线程只能等待无法进行读操作。

因此就需要一种机制来使得多个线程都只是进行读操作时，线程之间不会发生冲突，通过Lock就可以办到。

另外，通过Lock可以知道线程有没有成功获取到锁。这个是synchronized无法办到的。

总的来说，也就是说Lock提供了比synchronized更多的功能。

例子1：假如有多个线程要同时进行读操作的话，先看一下synchronized达到的效果

package cn.itcast_01_mythread.thread.lock;/** * 一个线程又要读又要写，用synchronize来实现的话，读写操作都只能锁住后一个线程一个线程地进行 * @author * */public class MySynchronizedReadWrite {        public static void main(String[] args)  {        final MySynchronizedReadWrite test = new MySynchronizedReadWrite();                 new Thread(){            public void run() {                test.get(Thread.currentThread());            };        }.start();                 new Thread(){            public void run() {                test.get(Thread.currentThread());            };        }.start();             }           public synchronized void get(Thread thread) {        long start = System.currentTimeMillis();        int i=0;        while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {            i++;            if(i%4==0){            System.out.println(thread.getName()+"正在进行写操作");            }else {                System.out.println(thread.getName()+"正在进行读操作");                }        }        System.out.println(thread.getName()+"读写操作完毕");    }}

运行结果：

Thread-0正在进行读操作

Thread-0正在进行写操作

Thread-0正在进行读操作

Thread-0正在进行写操作

Thread-0正在进行读操作

Thread-0正在进行写操作

Thread-0正在进行读操作

Thread-0正在进行写操作

Thread-0正在进行读操作

Thread-0正在进行写操作

Thread-0正在进行读操作

Thread-0正在进行写操作

Thread-0正在进行读操作

Thread-0正在进行写操作

Thread-0正在进行读操作

Thread-0正在进行写操作

Thread-0正在进行读操作

Thread-0读写操作完毕

Thread-1正在进行读操作

Thread-1正在进行写操作

Thread-1正在进行读操作

Thread-1正在进行写操作

Thread-1正在进行读操作

Thread-1正在进行写操作

Thread-1正在进行读操作

Thread-1正在进行写操作

Thread-1正在进行读操作

Thread-1正在进行写操作

Thread-1正在进行读操作

Thread-1正在进行写操作

Thread-1正在进行读操作

Thread-1正在进行写操作

Thread-1正在进行读操作

Thread-1正在进行写操作

Thread-1正在进行读操作

Thread-1正在进行写操作

Thread-1正在进行读操作

Thread-1正在进行写操作

Thread-1正在进行读操作

Thread-1正在进行写操作

Thread-1正在进行读操作

Thread-1正在进行写操作

Thread-1读写操作完毕

我们可以看到，只有Thread-0读写操作完毕之后，Thread-1才会进行读写操作，不会有交叉。

例子2：改成用读写锁的话：

package cn.itcast_01_mythread.thread.lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;/** * 使用读写锁，可以实现读写分离锁定，读操作并发进行，写操作锁定单个线程 *  * 如果有一个线程已经占用了读锁，则此时其他线程如果要申请写锁，则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。 * 如果有一个线程已经占用了写锁，则此时其他线程如果申请写锁或者读锁，则申请的线程会一直等待释放写锁。 * @author * */public class MyReentrantReadWriteLock {     private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();             public static void main(String[] args)  {            final MyReentrantReadWriteLock test = new MyReentrantReadWriteLock();                         new Thread(){                public void run() {                    test.get(Thread.currentThread());                    test.write(Thread.currentThread());                };            }.start();                         new Thread(){                public void run() {                    test.get(Thread.currentThread());                    test.write(Thread.currentThread());                };            }.start();                     }                  /**         * 读操作,用读锁来锁定         * @param thread         */        public void get(Thread thread) {            rwl.readLock().lock();            try {                long start = System.currentTimeMillis();                                 while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {                    System.out.println(thread.getName()+"正在进行读操作");                }                System.out.println(thread.getName()+"读操作完毕");            } finally {                rwl.readLock().unlock();            }        }        /**         * 写操作，用写锁来锁定         * @param thread         */        public void write(Thread thread) {            rwl.writeLock().lock();;            try {                long start = System.currentTimeMillis();                                 while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {                    System.out.println(thread.getName()+"正在进行写操作");                }                System.out.println(thread.getName()+"写操作完毕");            } finally {                rwl.writeLock().unlock();            }        }}

运行结果：

Thread-0正在进行读操作