java 优先级锁

Java 优先级锁

在多线程编程中，线程间的互斥访问共享资源是一个常见的问题。为了解决这个问题，Java 提供了锁机制。锁是一种同步的机制，用于保护共享资源的一致性。在 Java 中，锁的概念被广泛应用于各种并发编程场景，其中一种类型是优先级锁。

什么是优先级锁？

优先级锁是一种可以设置线程优先级的锁机制。Java 中的线程优先级用整数表示，范围从1到10，其中10是最高优先级。

当多个线程竞争同一个锁时，优先级较高的线程将更有可能获得锁。这不是绝对的，只是一个概率上的偏好。优先级锁的主要目的是提高高优先级线程执行的机会，但不能保证绝对的公平性。

优先级锁的实现

在 Java 中，优先级锁的实现主要依赖于 Thread 类的 setPriority 方法和 Thread 类的 yield 方法。

setPriority 方法用于设置线程的优先级。下面是一个示例代码，展示了如何设置线程的优先级。

Thread thread = new Thread();
thread.setPriority(10);

yield 方法是用于提示调度器，当前线程可以放弃当前的CPU资源，给其他线程执行的机会。下面是一个示例代码，展示了如何使用 yield 方法。

Thread.yield();

在优先级锁的实现中，我们可以通过设置线程的优先级和调用 yield 方法来实现线程之间的优先级调度。

优先级锁示例

下面是一个示例，展示了如何使用优先级锁在 Java 中实现线程的优先级调度。

class Counter {
    private int count;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

class IncrementThread extends Thread {
    private Counter counter;

    public IncrementThread(Counter counter) {
        this.counter = counter;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            counter.increment();
            Thread.yield();
        }
    }
}

public class PriorityLockExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Counter counter = new Counter();

        Thread lowPriorityThread = new IncrementThread(counter);
        Thread highPriorityThread = new IncrementThread(counter);

        lowPriorityThread.setPriority(1);
        highPriorityThread.setPriority(10);

        lowPriorityThread.start();
        highPriorityThread.start();

        lowPriorityThread.join();
        highPriorityThread.join();

        System.out.println("Final Count: " + counter.getCount());
    }
}

在上面的示例中，我们创建了一个 Counter 类，其中有一个用于增加计数的 increment 方法。我们创建了两个线程，lowPriorityThread 和 highPriorityThread，它们都使用 IncrementThread 类的实例，并且共享同一个 Counter 实例。

lowPriorityThread 的优先级被设置为 1，highPriorityThread 的优先级被设置为 10。在每个线程的运行过程中，它们都会调用 counter.increment() 方法来增加计数，并且在每次增加之后调用 Thread.yield() 方法放弃 CPU 资源。这样，高优先级的线程更有可能在竞争锁时先执行。

最后，我们使用 join 方法等待两个线程执行完成，并输出最终的计数结果。

序列图

下面是一个示例的序列图，展示了 PriorityLockExample 类中的两个线程的执行顺序：

sequenceDiagram
    participant lowPriorityThread
    participant highPriorityThread
    participant counter

    lowPriorityThread->>counter: increment()
    highPriorityThread->>counter: increment()
    lowPriorityThread->>counter: increment()
    highPriorityThread->>counter: increment()
    lowPriorityThread->>counter: increment()
    highPriorityThread->>counter: increment()
    lowPriorityThread->>counter: increment()
    highPriorityThread->>counter: increment()
    lowPriorityThread->>counter: increment()