ReentrantLock类和ReentrantReadWriteLock类的使用

在Java多线程中,可以使用synchronized关键字来实现线程之间同步互斥,但在JDK1.5中新增加了ReentrantLock类也能达到同样的效果,并且在扩展功能上也更加强大,比如具有嗅探锁定、多路分支通知等功能,而且在使用上也比synchronized更加的灵活。

调用ReentrantLock对象的lock()方法获取锁,调用unlock()方法释放锁。调用了lock.lock()代码的线程就持有了“对象监视器”,其他线程只有等待锁被释放时再次争抢。效果和使用synchronized关键字一样,线程之间执行的顺序是随机的。

1.使用Condition实现等待/通知:
关键字synchronized与wait()和notify()/notifyAll()方法相结合可以实现等待/通知模式,类ReentrantLock也可以实现同样的功能,但需要借助于Condition对象,也就是在一个Lock对象里面可以创建多个Condition(即对象监视器)实例,线程对象可以注册在指定的Condition中,从而可以有选择性的进行线程通知,在调度上更加灵活。
在使用notify()/notifyAll()方法进行通知时,被通知的线程却是由JVM随机选择的。但使用ReentrantLock结合Condition类是可以实现前面介绍过的“选择性通知”,这个功能是非常重要的,而且在Condition类中是默认提供的。
而synchronized就相当于整个Lock对象中只有一个单一的Condition对象,所有的线程都注册在它一个对象的身上。线程开始notifyAll时,需要通知所有的WAITING线程,没有选择权,会出现相当大的效率问题。
使用condition实现等待/通知代码:

public class MyService{
  private Lock lock = new ReentrantLock();
  public void await(){
    lock.lock();
    System.out.println("await时间为"+System.currentTimeMillis());
    Condition.await();
    lock.unlock();
  }
  public void signal(){
    lock.lock();
    System.out.println("await时间为"+System.currentTimeMillis());
    condition.signal();
    lock.unlock();
  }
}

public class ThreadA extends Thread{
  private MyService service;
  public ThreadA(MyService service){
    super();
    this.service = service;
  }
  @Override
  public void run(){
    service.await();
  }
}

public class Run{
  public static void main(String[] args){
    MyService service = new MyService();
    ThreadA a = new ThreadA(service);
    a.start();
    Thread.sleep(3000);
    service.signal();
  }
}

Object类中的wait()方法相当于Condition类中的await()方法。
Object类中的wait(long timeout)方法相当于Condition类中的await(long time,TimeUnit unit)方法。
Object类中的notify()方法相当于Condition类中的signal()方法。
Object类中的notifyAll()方法相当于Condition类中的signalAll()方法。

2.使用多个Condition实现通知部分线程:
1>先实例化多个condition对象;
Condition conditionA = lock.newCondition();
Condition conditionB = lock.newCondition();
2>在不同的方法中令conditionA/conditionB这两个signalAll()

3.公平锁与非公平锁
公平与非公平锁:锁Lock分为“公平锁”和“非公平锁”,公平锁表示线程获取锁的顺序是按照线程加锁的顺序来分配的,即先来先得的FIFO先进先出顺序。而非公平锁就是一种获取锁的抢占机制,是随机获得锁的,和公平锁不一样的就是先来的不一定先得到锁,这个方式可能造成某些线程一直拿不到锁,结果也就是不公平的了。

4.ReentrantLock类中的方法:
1>getHoldCount():查询当前线程保持此锁定的个数,也就是调用lock()方法的次数。
2>getQueueLength()的作用是返回正等待获取此锁定的线程估计数,比如有5个线程,一个线程首先执行await()方法,那么在调用getQueueLength()方法后返回值是4,说明有4个线程同时在等待lock的释放。
3>方法getWaitQueueLength(Condition condition)的作用是返回等待与此锁定相关的给定条件Condition的线程估计数,比如有5个线程,每个线程都执行了同一个condition对象的await()方法,则调用getWaitQueueLength(Condition condition)方法时返回的int值是5.
4>方法boolean hasQueuedThread(Thread thread)的作用是查询制定的线程是否正在等待获取此锁定。
5>方法boolean hasWaiters(Condition condition)的作用是查询是否有线程正在等待于此锁定有关的condition条件。
6>方法boolean isFair()的作用是判断是不是公平锁。
在默认情况下,ReentrantLock类使用的是非公平锁。
7>方法boolean isHeldByCurrentThread()的作用是查询当前线程是否保持此锁定
8>方法boolean isLocked()的作用是查询此锁定是否由任意线程保持。

ReentrantReadWriteLock:类ReentrantLock具有完全互斥排他的效果,即同一时间只有一个线程在在执行ReentrantLock.lock()方法后面的任务。这样做虽然保证了实例变量的线程安全,但效率却十分底下。所以在JDK中提供了一种读写锁ReentrantReadWriteLock类,使用它可以加快运行效率,在某些不需要操作实例变量的方法中,完全可以使用读写锁ReentrantReadWriteLock来提升该方法的代码运行速度。
读写锁表示也有两个锁,一个是读操作相关的锁,也称为共享锁;另一个是写操作相关的锁,也叫排他锁。也就是多个读锁之间不互斥,读锁与写锁互斥,写锁与写锁互斥,在没有线程Thread进行写入操作时,进行读取操作的多个Thread都可以获取读锁,而进行写入操作的Thread只有在获取写锁后才能进行写入操作。即多个Thread都可以同时进行读取操作,但是同一时刻只允许一个Thread进行写入操作。

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