Java多线程并发之ReentrantLock怎么使用

发布时间:2023-04-26 16:02:44 作者:iii
来源:亿速云 阅读:87

本篇内容主要讲解“Java多线程并发之ReentrantLock怎么使用”,感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习“Java多线程并发之ReentrantLock怎么使用”吧!

ReentrantLock

公平锁和非公平锁

这个类是接口 Lock的实现类,也是悲观锁的一种,但是它提供了 lockunlock方法用于主动进行锁的加和拆。在之前使用的 sychronized关键字是隐式加锁机制,而它是显示加锁,同时,这个类的构造方法提供了公平和非公平的两种机制。

什么是公平和非公平呢?就是多线程对共享资源进行争夺的时候,会出现一个线程或几个线程完全占有共享资源,使得某些线程在长时间处于等待状态。公平就是要等待时间过长的线程先获得锁。

而在 ReentrantLock类中,提供了公平锁和非公平锁的使用。

ReentrantLock源码中,构造器提供了一个参数入口,

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

当fair为true的时候,会创造一个 FairSync对象给 sync属性,FairSync是继承自 Sync的类,其中有一个 Lock方法,而在 ReentrantLock的Lcok中使用的是 sync属性的 Lock方法,故能够保证“公平”。

使用非公平锁就不需要在构造器中传参数。

在使用的时候,需要手动上锁和解锁。

使用公平锁,会将占优势的线程进行限制,恢复挂起的线程,但是这个过程在CPU层面来讲,是存在明显时间差异的,非公平锁的执行效率相对更高,所以一般来说不建议使用公平锁,除非现实业务上需要符合实际需求。

重入锁

ReentrantLock本身还支持重入的功能。

重入锁(Reentrant Lock)是一种支持重入的独占锁,它允许线程多次获取同一个锁,在释放锁之前必须相应地多次释放锁。重入锁通常由两个操作组成:上锁(lock)和解锁(unlock)。当一个线程获取了重入锁后,可以再次获取该锁而不被阻塞,同时必须通过相同数量的解锁操作来释放锁。

重入锁具有如下特点:

重入锁相对于 synchronized 关键字的优势在于,重入锁具有更高的灵活性和扩展性,支持公平锁和非公平锁、可中断锁和可轮询锁等特性,能够更好地满足多线程环境下的并发控制需要。synchroized也有重入性。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
public void get(){
    while(true){
        try{
            lock.lock();
            lock.lock();
        }catch(Exception exception){

        }finally{
            lock.unlock();
            lock.unlock();
        }
    }
}

可重入的前提 lock是同一个对象,而关键字 synchroized的 Monitor也是同一个对象充当,才能判定为重入。

public void get(){
    while(true){
        synchronized(this){
            System.out.println("外层");
            synchronized(this){
                System.out.println("内层");
            }
        }
    }
}

那么Java是怎么检测锁的重入和获取锁的次数的呢?在之前说过的 ObjectMobitor的C++源代码中有 _recursions和_count来记录锁的重入次数和线程获取锁的次数。这样在Java层面就表示一个锁对象都拥有一个锁计数器 _count和一个指向持有这个锁的线程的指针 _owner只有当前持有锁的线程才能使得计数器+1,其他线程只有等待锁被释放(计数器置0)才能持有并+1。

在源码中,非公平锁的lock方法如下:

//ReentrantLock类中:
final void lock() {
    if (compareAndSetState(0, 1))
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    else
        acquire(1);
}
//0的参数为是expect,是期望值,而1是update,是更新值

在执行comparaAndSetState方法的时候,它会询问锁的计数器(在底层执行compareAndSwapInt的本地方法),并期望数值为0,如果为0返回true,然后设置执行线程主是当前线程。如果非0,那么他就会执行acquire

//AbstractQueuedSynchronizer类中:
public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) &&
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        selfInterrupt();
}
//这里的tryAcquire,需要在其继承的子类中进一步实现对应的功能
//子类可以根据自己的需要重新定义tryAcquire(int arg)的实现方式,从而实现更优秀的锁控制方案:
//而在其子类FairSync中便覆盖了这个方法
protected boolean tryAcquire(int arg) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

将线程放入等待队列。

同时计数器是通过 unlock来-1,所以 lock和unlock次数不匹配就会产生死锁,也就是当两个线程调用同一个 ReentrantLock如果一个线程中的上锁解锁次数不相等,那么计数器没有被清零,当另一个线程请求锁的时候,看到锁计数器不是0,就认为被的线程仍然持有它,所以一直等待它被释放。需要了解底层的可以去看AQS中的release方法。

而在 ReentrantLock中有一个抽象内部类 Sync,它继承自抽象类AbstractQueuedSynchronizer(简称AQS),这个类中有一个内部 Node类,当有线程等待这把锁的时候,会创建一个等待队列,放置这些处于等待的线程。(AQS实现比较复杂,有兴趣可以看看“竹子爱熊猫”大佬的文章。)

小结

ReentrantLock类中,有内部类三个,Sync,FairSync,NonfairSync,他们的关系是Sync是后两个的父类,后两个是兄弟类,同时Sync继承自AQS类,在AQS中有很多实现公平和非公平、可重入的机制,而具体实现效果的是Sync,FairSync,NonfairSync

疑惑

在下列代码中,为什么在第一个线程的最后加上.join(),没有使得线程阻塞,而没有它就会阻塞?

Lock lock = new ReentrantLock();
new CompletableFuture().runAsync(() -> {
    lock.lock();
    try{
        System.out.println(1);
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
    }catch(Exception e){
    }finally{
}});
//上面加上.join()
new CompletableFuture().runAsync(() -> {
    lock.lock();
    try{
        System.out.println(2);
    }catch(Exception e){
    }finally{
        lock.unlock();
}}).join();

到此,相信大家对“Java多线程并发之ReentrantLock怎么使用”有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!这里是亿速云网站,更多相关内容可以进入相关频道进行查询,关注我们,继续学习!

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