java lock 并发 java lock conditional

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gjnet 2023-07-15 14:55:37

文章标签 java lock 并发 java System ide 文章分类 Java 后端开发

前面我分享了Synchronized的使用，当一个线程访问一个对象的Synchronized方法或者代码块的时候，就持有了锁，除非执行完或者遇到异常（发生异常JVM虚拟机会自动释放锁），才能释放锁，但是如果在执行代码块里sleep了或者有一些耗时很久的操作，那么锁就一直不释放，其他线程就会一直等待下去，Lock可以不让其他线程一直无限等待下去，另外一种情况，当有多个线程读写文件的时候，读和写会发生冲突，写和写会发生冲突，读和读按理应该不会发生冲突，但是如果用Synchronized的话，读和读也会发生冲突，ReadWriteLock可以解决这个问题，有一个点需要强调下，Synchronized是java内置语言，Lock不是，当一个线程执行完Synchronized修饰的方法或代码块之后，JVM会自动释放锁，但是Lock不会，必须手动执行lock.unLock()方法来释放锁，否则锁就永远不会得到释放。
1 Lock.lock，代码如下：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockTest {
    public static void main(String args[]) {
        LockObject lo = new LockObject();
        MyThread t1 = new MyThread(lo);
        MyThread t2 = new MyThread(lo);
        Thread ta = new Thread(t1,"A");
        Thread tb = new Thread(t2,"B");
        ta.start();
        tb.start();

    }
}

class LockObject {
    Lock lock = new ReentrantLock();

    public void LockFuc() {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "得到了锁");

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了锁");
        }
    }
}

class MyThread implements Runnable{
    LockObject lo= null;
    public MyThread(LockObject lo){
        this.lo = lo;
    }
    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        lo.LockFuc();
    }


}

开始调用了lock.lock得到锁，然后同步代码放到try catch中，在finally里执行lock.unlock释放锁，执行结果如下：
A得到了锁
A释放了锁
B得到了锁
B释放了锁

2 lock.tryLock()，代码如下：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockTest {
    public static void main(String args[]) {
        LockObject lo = new LockObject();
        MyThread t1 = new MyThread(lo);
        MyThread t2 = new MyThread(lo);
        Thread ta = new Thread(t1, "A");
        Thread tb = new Thread(t2, "B");
        ta.start();
        tb.start();

    }
}

class LockObject {
    Lock lock = new ReentrantLock();

    public void LockFuc() {
        if (lock.tryLock()) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "得到了锁");

            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了锁");
            }
        }else{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "没有得到锁");
        }
    }
}

class MyThread implements Runnable {
    LockObject lo = null;

    public MyThread(LockObject lo) {
        this.lo = lo;
    }

    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        lo.LockFuc();
    }

}

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，执行结果如下：
A得到了锁
B没有得到锁
A释放了锁

3 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。

4 lockInterruptibly()，代码如下：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockTest {
    public static void main(String args[]) {
        LockObject lo = new LockObject();
        MyThread t1 = new MyThread(lo);
        MyThread t2 = new MyThread(lo);
        Thread ta = new Thread(t1, "A");
        Thread tb = new Thread(t2, "B");

        ta.start();

        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        tb.start();
        tb.interrupt();

    }
}

class LockObject {
    Lock lock = new ReentrantLock();

    public void LockFuc() throws InterruptedException {
        lock.lockInterruptibly();
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "得到了锁");
                while(true){
                    ;
                }

            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了锁");
            }
    }
}

class MyThread implements Runnable {
    LockObject lo = null;

    public MyThread(LockObject lo) {
        this.lo = lo;
    }

    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        try{
            lo.LockFuc();
        }catch(InterruptedException e){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"被中断");
        }

    }

}

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只有在等待，那么对线程B调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程。执行结果如下：
A得到了锁
B被中断

下面来看读写锁ReadWriteLock，可以实现读和读不冲突：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class LockTest {
    public static void main(String args[]) {
        LockObject lo = new LockObject();
        MyThread t1 = new MyThread(lo);
        MyThread t2 = new MyThread(lo);
        Thread ta = new Thread(t1, "A");
        Thread tb = new Thread(t2, "B");

        ta.start();
        tb.start();

    }
}

class LockObject {
    ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    public void LockFuc(){
        lock.readLock().lock();
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "得到了锁");
                for(int i=0;i<10;i++){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在进行读操作" + i);
                }

            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.readLock().unlock();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了锁");
            }
    }
}

class MyThread implements Runnable {
    LockObject lo = null;

    public MyThread(LockObject lo) {
        this.lo = lo;
    }

    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
            lo.LockFuc();


    }

}

执行结果如下：
A得到了锁
B得到了锁
A正在进行读操作0
B正在进行读操作0
A正在进行读操作1
B正在进行读操作1
A正在进行读操作2
B正在进行读操作2
A正在进行读操作3
B正在进行读操作3
B正在进行读操作4
B正在进行读操作5
B正在进行读操作6
B正在进行读操作7
B正在进行读操作8
B正在进行读操作9
A正在进行读操作4
A正在进行读操作5
B释放了锁
A正在进行读操作6
A正在进行读操作7
A正在进行读操作8
A正在进行读操作9
A释放了锁
可以看到读和读并不冲突，但是如果有Synchronized修饰的话，会发现是冲突的。

接下来说下Condition：Condition是在java 1.5中才出现的，它用来替代传统的Object的wait()、notify()实现线程间的协作，相比使用Object的wait()、notify()，使用Condition1的await()、signal()这种方式实现线程间协作更加安全和高效。因此通常来说比较推荐使用Condition，Conditon中的await()对应Object的wait()；Condition中的signal()对应Object的notify()；Condition中的signalAll()对应Object的notifyAll()，接下来看个例子，重写生产者与消费者：

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/*
 * 生产者与消费者问题
 */
public class ProduceConsume {
    public static void main(String[] args) {
        SyncStack ss = new SyncStack();
        Produce pd = new Produce(ss);
        Consume cs = new Consume(ss);
        Thread t1 = new Thread(pd);
        Thread t2 = new Thread(cs);
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

/*
 * 馒头实体类
 */
class ManTou {
    private int id;

    public ManTou(int id) {
        this.id = id;
    }

    public int getId() {
        return this.id;
    }

    @Override
    public String toString() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return "ManTou " + getId();
    }
}

/*
 * 馒头框类
 */
class SyncStack {
    Lock lock = new ReentrantLock();
    Condition full = lock.newCondition();
    Condition empty = lock.newCondition();
    int index = 0;
    ManTou[] mtArray = new ManTou[6];

    public void push(ManTou mt) {
        lock.lock();
        try {
            while (index == mtArray.length) {
                try {
                    full.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            empty.signal();
            mtArray[index] = mt;
            index++;
            System.out.println("生产了" + mt);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void pop() {
        lock.lock();
        try {
            while (index == 0) {
                try {
                    empty.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            full.signal();
            index--;
            System.out.println("消费了" + mtArray[index]); 
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

/*
 * 生产者
 */
class Produce implements Runnable {
    SyncStack ss = null;

    public Produce(SyncStack ss) {
        this.ss = ss;
    }

    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            ManTou mt = new ManTou(i);
            if (ss != null) {
                ss.push(mt);
            }
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

/*
 * 消费者
 */
class Consume implements Runnable {
    SyncStack ss = null;

    public Consume(SyncStack ss) {
        this.ss = ss;
    }

    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            if (ss != null) {
                ss.pop();
            }
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

跟之前Object的wait()、notify()的写法很类似。
以上如有问题，欢迎指正，谢谢。

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