Java多线程笔记(四)

Lock的使用

前言

这是java多线程基础理论知识的第6篇文章，预计这一系列的分享还有2篇。今天要分享的内容是进阶版的线程锁，之前的线程锁主要是synchronized关键字的方法或者语句块，这种用法比较生涩和不友好；本章推荐使用Lock对象来替换synchronized，因为Lock类有很多独特的优势，而且还有助于学习并发包中的源码。

主要内容如下：

线程间通信

ReentrantLock类

ReentrantLock

声明方式如下：

private Lock lock = new ReentrantLock();

使用方式如下：

//程序片段

try{
    //获得锁
    lock.lock();
    ...

}catch(InterruptedException e){
    e.printStackTrace();
}finally {
    //释放锁
    lock.unlock();
}

调用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。和synchronized关键字一样，线程简间的执行顺序是随机的。

Conditon的使用

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也具有相同的功能，但需要借助Condition对象，该对象支持多路通知功能，就是在一个Lock对象里可以创建多个Condition（对象监视器）实例，线程对象可以注册在指定的Condition中，从而可以有选择地进行线程通知，在线程调度上更加灵活。

声明方式如下：

private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition = lock.newCondition();

使用方式如下：

try{
    
    lock.lock();
    ...
    //等待
    condition.await();
    ...

}catch(InterruptedException e){
    e.printStackTrace();
}finally {
    lock.unlock();
}

注意，在condition.await()和condition.signal()方法调用前必须调用lock.lock()方法获得同步监视器。

总结：

Object类中的wait()(代码行处释放锁)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()(执行完释放锁)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。

公平锁与非公平锁

锁的分类

注

FIFO：先来先得，先进先出。
抢占机制：随机获得锁。

使用方式(true为公平锁，false为非公平锁)：

lock = new ReentrantLock(boolean)

公平锁的执行结果是呈基本有序的，不是完全有序；非公平锁的执行结果是基本乱序的。

方法大总结

这里用表格列举一下，lock经常使用的方法。

方法名	参数	描述
getHoldCount	/	查询当前线程保持此锁定的个数，也就是调用lock()方法的个数。
getQueueLength	/	返回正等待获取此锁定的线程估计数。
getWaitQueueLength	Condition	等待与此锁定相关的给定条件Condition的线程估计数。
hasQueuedThread	Thread	查询指定的线程是否等待获取此锁。
hasQueuedThreads	/	查询是否有线程等待获取此锁。
hasWaiters	Condition	查询是否有线程正在等待与此锁有关的Condition条件。
isFair	/	判断是不是公平锁，ReentrantLock默认使用非公平锁。
isHeldByCurrentThread	/	查询当前线程是否保持此锁定。
isLocked	/	查询此锁定是否由任意线程保持。
lockInterruptibly	/	如果当前线程未被中断，则获取锁定；如果中断则抛出异常。
tryLock	/	仅仅在调用时锁定未被另一个线程保持的锁。
tryLock	long,TimeUnit	如果锁在给定的时间内没有被另一个线程保持，且当前线程未被中断，则获取该锁定。
awaitUninterruptibly	/	忽略中断的await方法，不抛出异常。
awaitUntil	时间戳	线程在等待时间到达前，可以被其他线程提前唤醒的await方法。

ReentrantReadWriteLock类

ReentrantLock类具有完全互斥的效果，即同一时间只能有同一个线程在执行ReentrantLock.lock()方法后面的任务。这样做虽然很安全，但是效率很低下，这里介绍一种读写锁ReentrantReadWriteLock类，读写锁表示有两个锁，一个是读相关操作的锁，也称共享锁；一个是写相关操作的锁，也称排他锁。

共享锁声明方式如下：

lock.readLock().lock()

lock.readLock().unlock()

排他锁声明方式如下：

lock.writeLock().lock()

lock.writeLock().unlock()

读读共享

共享锁允许多个线程同时执行lock()方法后面的代码。

写写互斥

互斥锁同一时间只允许一个线程执行lock()方法后面的代码。

读写互斥

读写操作是互斥的，读完之后才能写。

写读互斥

写读操作是互斥的，写完之后才能读。只要出现写操作锁，就都是互斥的。