Java多个锁释放顺序

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boyboy 2024-10-22 14:16:01

文章标签 Java多个锁释放顺序公平锁 System java 文章分类 Java 后端开发

小编导读

最近在开发项目中遇到了资源同步的问题，导致服务器卡顿，优化的时候使用了锁的机制，就突然想写一个锁的文章，本篇文章简短，但是精髓具在。

公众号最近在灰度测试讨论功能，我有幸成为一种一个，也是挺意外的，之前一直想有个留言功能。

有问题和建议的小伙伴可以在最后的讨论中说出你的问题和建议。

很多小伙伴后台发消息，让添加留言，现在满足了，大家都来畅言吧。

好了，现在直入正题，我些技术文章老规矩，先从概念说起，了解概念再去实找，想想都兴奋。

概念

说到Java中的锁要联系到多线程。

多线程确实给我们在效率上给我们带来了很大的便利，便利的同时不得不考虑多个线程之间对资源竞争引起的安全问题。

同步关键字synchronized是我们比较熟悉的用来解决线程安全的一个关键字，但是锁（Lock）是一个在资源竞争激励的情况下性能更优于synchronized的方法。

再看一些多并发文章中，会提及各种各样锁如公平锁，乐观锁，读写锁等等，这篇文章会说一些常用的锁，把主要的锁讲透，会用。

分类

按照锁的特性和设计来划分，分为如下几类：

1、公平锁/非公平锁
2、可重入锁
3、独享锁/共享锁
4、互斥锁/读写锁
5、乐观锁/悲观锁
6、分段锁
7、偏向锁/轻量级锁/重量级锁
8、自旋锁（java.util.concurrent包下的几乎都是利用锁）

从底层角度看常见的锁也就两种：Synchronized和Lock接口以及ReadWriteLock接口（读写锁）

介绍

我们来说一下每一个锁的概念。

1、公平锁/非公平锁

公平锁指多个线程按照申请锁的顺序来依次获取锁。
非公平锁指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序来获取，有可能后申请锁的线程比先申请锁的线程优先获取到锁，此极大的可能会造成线程饥饿现象，迟迟获取不到锁。

由于ReentrantLock是通过AQS来实现线程调度，可以实现公平锁，但是synchroized是非公平的，无法实现公平锁。

2、可重入锁

可重入锁又名递归锁，是指在同一个线程，在外层方法获取锁的时候，在进入内层方法会自动获取锁。

3、独享锁/共享锁

独享锁是指该锁一次只能被一个线程所持有。

共享锁是指该锁可被多个线程所持有。

4、互斥锁/读写锁

上面讲的独享锁/共享锁就是一种广义的说法，互斥锁/读写锁就是具体的实现。
互斥锁在Java中的具体实现就是ReentrantLock 读写锁在Java中的具体实现就是ReadWriteLock
5、乐观锁/悲观锁

悲观锁认为对于同一个数据的并发操作，一定是会发生修改的，哪怕没有修改，也会认为修改。因此对于同一个数据的并发操作，悲观锁采取加锁的形式。悲观的认为，不加锁的并发操作一定会出问题。

乐观锁则认为对于同一个数据的并发操作，是不会发生修改的。在更新数据的时候，会采用尝试更新。乐观的认为，不加锁的并发操作是没有事情的。

6、分段锁

分段锁其实是一种锁的设计，并不是具体的一种锁，对于ConcurrentHashMap而言，其并发的实现就是通过分段锁的形式来实现高效的并发操作。

7、偏向锁

偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁。降低获取锁的代价。

8、自旋锁（java.util.concurrent包下的几乎都是利用锁）

自旋锁是指尝试获取锁的线程不会立即阻塞，而是采用循环的方式去尝试获取锁，这样的好处是减少线程上下文切换的消耗，缺点是循环会消耗CPU。

实战

其实上面说的很多概念，让我没有使用前我也是一脸懵的，毕竟使用很少的情况下，只是惯性的去使用，没有多想其他，更别说有的几乎没有使用过，第一次听说的都有。

遇到这种使用很少或者没有使用过的，最好通过实例来认识。

我这里不做更多的介绍，只介绍常用的几种。如果有需要更深入的了解的，加我好友我们畅聊。

再说其他几种锁之前我说先说 Lock接口与synchronized关键字。

1，synchronized关键字

很多人都指导 synchronized关键字 是一种同步锁。

它的原理是：一个线程访问一个对象中的synchronized(this)同步代码块时，其他试图访问该对象的线程将被阻塞。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("使用关键字synchronized");
        SyncThread syncThread = new SyncThread();
        Thread thread1 = new Thread(syncThread, "SyncThread1");
        Thread thread2 = new Thread(syncThread, "SyncThread2");
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}
class SyncThread implements Runnable {
    private static int count;
    public SyncThread() {
        count = 0;
    }
    public  void run() {
       synchronized (this){
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    System.out.println("线程name:"+Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    public int getCount() {
        return count;
    }
}

分析：1，当两个并发线程(thread1和thread2)访问同一个对象(syncThread)中的synchronized代码块时，在同一时刻只能有一个线程得到执行，另一个线程受阻塞，必须等待当前线程执行完这个代码块以后才能执行该代码块。

2，Thread1和thread2是互斥的，因为在执行synchronized代码块时会锁定当前的对象，只有执行完该代码块才能释放该对象锁，下一个线程才能执行并锁定该对象。

修饰一个方法

Synchronized修饰一个方法很简单，就是在方法的前面加synchronized。

将上面的代码修改如下：

public synchronized void run() {
   {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            try {
                System.out.println("线程name:"+Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

分析：
1，输入结果你会发现两个线程是交替的
2，虽然可以使用synchronized来定义方法，但synchronized并不属于方法定义的一部分，因此，synchronized关键字不能被继承。
如果在父类中的某个方法使用了synchronized关键字，而在子类中覆盖了这个方法，在子类中的这个方法默认情况下并不是同步的，而必须显式地在子类的这个方法中加上synchronized关键字才可以

2，Lock接口

JDK1.5之后并发包中新增了Lock接口以及相关实现类来实现锁功能。

Lock lock=new ReentrantLock()；
  lock.lock();
   try{
    }finally{
    lock.unlock();
    }

分析：上面的代码时Lock接口的简单使用比较简单。

我们还以一个售票的机制来看 Lock接口锁时怎么实现的？

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
 * 一、用于解决多线程安全问题的方式：
 * 1.同步代码块 synchronized 隐式锁
 * 2.同步方法 synchronized 隐式锁
 * 3.同步锁Lock (jdk1.5以后) 显示锁
 * 注意：显示锁，需要通过lock()方式上锁，必须通过unlock()方式进行释放锁
 */
public class TestLock {
  public static void main(String[] args) {
    TicketCar ticketCar = new TicketCar();
    new Thread(ticketCar, "1号窗口").start();
    new Thread(ticketCar, "2号窗口").start();
    new Thread(ticketCar, "3号窗口").start();
  }
}
class TicketCar implements Runnable {
  private int tick = 100;
  private Lock lock = new ReentrantLock();
  @Override
  public void run() {
    while (true) {
      lock.lock();
      try {
        if (tick > 0) {
          try {
            Thread.sleep(200);
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
          System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成售票，余票为 " + --tick);
        }
      } finally {
        lock.unlock();
      }
    }
  }
}

好了上面说了我们工作中常用的两种方式，下面我再简单聊几种比较常用的。

3，读写锁

关于使用读写锁就是在读的时候上读锁，写的时候上写锁，主要用来解决synchronized不能解决的问题（两个线程同时读，理论上是可以并行的，但是synchronized是加了锁的）。

ReadWriteLock接口中有两个方法，分别是readLock和writeLock。源码如下：

public interface ReadWriteLock {
    /**
     * 返回读锁
     */
    Lock readLock();
    /**
     * 返回写锁
     */
    Lock writeLock();
}

关于读写锁我们做一个操作，在写操作的时候不允许读操作，读写分开。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
public class threadTest {
  static Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();
  static ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
  static Lock r = rwl.readLock();
  static Lock w = rwl.writeLock();
  // 获取一个key对应的value
  public static final Object get(String key) {
    Object object = null;
    try {
      r.lock();
      System.out.println("正在做读的操作,key:" + key + " 开始");
      try {
        Thread.sleep(100);
      } catch (InterruptedException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
      }
      object = map.get(key);
      System.out.println("正在做读的操作,key:" + key + " 结束");
      System.out.println();
    } catch (Exception e) {
      // TODO Auto-generated catch block
      e.printStackTrace();
    }finally{
      r.unlock();
    }
    return object;
  }
  // 设置key对应的value，并返回旧有的value
  public static final Object put(String key, Object value) {
    Object object = null;
    try {
      w.lock();
      System.out.println("正在做写的操作,key:" + key + ",value:" + value + "开始.");
      try {
        Thread.sleep(100);
      } catch (InterruptedException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
      }
      object = map.put(key, value);
      System.out.println("正在做写的操作,key:" + key + ",value:" + value + "结束.");
      System.out.println();
    } catch (Exception e) {
      // TODO Auto-generated catch block
      e.printStackTrace();
    }finally{
      w.unlock();
    }
    return object;
  }
  public static void main(String[] args) {
    new Thread(new Runnable() {
      public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
          threadTest.put(i + "", i + "");
        }
      }
    }).start();
    new Thread(new Runnable() {
      public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
          threadTest.get(i + "");
        }
       }
    }).start();
  }
}

1，调用读写方法的时候添加了锁 lock ，只有在finally执行玩调用unlock，解锁后才能允许其他锁的执行。

4，可重入锁

对于Java ReentrantLock而言, 他的名字就可以看出是一个可重入锁，其名字是Re entrant Lock重新进入锁。
对于Synchronized而言,也是一个可重入锁。可重入锁的一个好处是可一定程度避免死锁。

5，公平锁/非公平锁

/**
 * 公平锁与非公平锁
 */
public class FairAndUnFairThread {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //默认非公平锁
        final Lock lock = new ReentrantLock(true);
        final MM m = new MM(lock);
        for (int i=1;i<=10 ;i++){
            String name = "线程"+i;
            Thread tt = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                   for(int i=0;i<2;i++){
                       m.testReentrant();
                   }
                }
            },name);
            tt.start();
        }
    }
}
class MM {
    Lock lock = null;
    MM(Lock lock){
        this.lock = lock;
    }
    public void testReentrant(){
        lock.lock();
        try{
            Thread.sleep(1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() );
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    public synchronized  void testSync(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

1，这种公平也不是绝对的不一定就是按照顺序，可能因为CPU准备原因，可能会有一些不公平的。

讲了这么多锁，赶紧在开发工具中试试把，多验证几次什么都明白了。

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