JDK5.0 特性-线程锁Lock

  1 import java.util.concurrent.ExecutorService;
  2 
  3 import java.util.concurrent.Executors;
  4 
  5 import java.util.concurrent.Future;
  6 
  7 import java.util.concurrent.locks.Lock;
  8 
  9 import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
 10 
 11 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
 12 
 13 import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
 14 
 15  
 16 
 17  
 18 
 19 /**
 20 
 21     在多线程编程里,一个重要的概念是锁定,如果一个资源是多个线程共享的,为了保证数据的完整性,在进行事务性操作时
 22 
 23 需要将共享资源锁定,这样可以保证只有一个线程能对资源进行操作,从而保证了数据的完整性.在J2SE5.0以前锁定的功能是
 24 
 25 由synchronized关键字来实现的.本节实例介绍如何使用J2SE 5.0中的新特性实现锁定,包括一般的锁、读写锁等.
 26 
 27 关键技术剖析:
 28 
 29     在J2SE5.0中的锁是由java.util.concurrent.locks.lock实现的,使用它的关键技术点如下:
 30 
 31     1.ReentrantLock类实现了Lock接口,通过它可以完全取代synchronized关键字.
 32 
 33     2.ReentrantLock的lock方法取得锁,如果该锁定没有被其他线程占据,则获取该锁定并返回,将保持计数器置为1;如果当前线程已经占据锁,则立即返回,将保持计数器加1;如果锁定被其他线程占据,则当前线程进入睡眠状态,等待其他线程释放
 34 
 35 锁,此时保持计数器置为1.
 36 
 37     3.ReentrantLock的unlock方法释放锁,如果当前线程是锁的占有者,则将保持计数器减1,如果保持计数器等于0,则释放锁.如果当前线程不是锁的占有者,则抛出异常.
 38 
 39     4.ReadWriteLock是一个继承Lock的接口,定义了读写锁.它的一个实现类是ReentrantReadWriteLock
 40 
 41     5.ReentrantReadWriteLock的writeLock方法获得用于写入操作的锁定,当获得写入锁时,其他线程想进行读写操作都必须等待.
 42 
 43     6.ReentrantReadWriteLock的readLock方法获得用于读操作的锁定,当获得读取锁时,其他读的线程可以继续获得读取锁,但是不能获得写入锁.   
 44 
 45 */
 46 
 47 public class Lockers {
 48 
 49        /**测试Lock的使用.在方法中使用Lock,可以避免使用synchronized关键字*/
 50 
 51        public static class LockTest{
 52 
 53               Lock lock = new ReentrantLock();//锁
 54 
 55               double value = 0d; //值
 56 
 57               int addtimes = 0;
 58 
 59               /**
 60 
 61                * 增加value的值,该方法的操作分为2岁,而且相互依赖,必须实现在一个事务中
 62 
 63                * 所以该方法必须同步,以前的做法是在方法声明中使用synchronized关键字
 64 
 65                */
 66 
 67               public void addValue(double v){
 68 
 69                      lock.lock();//锁住锁
 70 
 71                      System.out.println("LockTest to addValue: " + v + " " + System.currentTimeMillis());
 72 
 73                      try {
 74 
 75                             Thread.sleep(1000);
 76 
 77                      }catch(InterruptedException e){
 78 
 79                      }
 80 
 81                      this.value += v;
 82 
 83                      this.addtimes++;
 84 
 85                      lock.unlock();
 86 
 87               }
 88 
 89               public double getValue(){
 90 
 91                      return this.value;
 92 
 93               }
 94 
 95        }
 96 
 97        public static void testLockTest() throws Exception{
 98 
 99               final LockTest lockTest = new LockTest();
100 
101               //新建任务1,调用lockTest的addValue方法
102 
103               Runnable task1 = new Runnable(){
104 
105                      public void run(){
106 
107                             lockTest.addValue(55.55);
108 
109                      }
110 
111               };
112 
113               //新建任务2,调用lockTest的getValue方法
114 
115                Runnable task2 = new Runnable(){
116 
117                       public void run(){
118 
119                              System.out.println("value: " + lockTest.getValue());
120 
121                       }
122 
123                };
124 
125                //新建任务执行服务
126 
127                ExecutorService cachedService = Executors.newCachedThreadPool();
128 
129                Future future = null;
130 
131                //同时执行任务1三次,由于 addValue方法使用了锁机制,所以,实质上会顺序执行
132 
133                for(int i=0;i<3;i++){
134 
135                       future = cachedService.submit(task1);
136 
137                }
138 
139                future.get();//等待最后一个任务1被执行完
140 
141                future = cachedService.submit(task2);//再执行任务2,输出结果
142 
143                future.get();//等待任务2执行完后,关闭任务执行服务
144 
145                cachedService.shutdownNow();
146 
147        }
148 
149        /**
150 
151         * ReadWriteLock内置两个Lock,一个是读的Lock,一个是写的Lock
152 
153         * 多个线程可同时得到读的Lock,但只有一个线程能得到写的Lock
154 
155         * 而且写的Lock被锁定后,任何线程都不能得到Lock.ReadWriteLock提供的方法有:
156 
157         * readLock():返回一个读的Lock
158 
159         * writeLock():返回一个写的lock,此lock是排它的
160 
161         * ReadWriteLockTest很适合处理类似文件的读写操作
162 
163         * 读的时候可以同时读,但是不能写,写的时候既不能同时写,也不能读
164 
165         */
166 
167        public static class ReadWriteLockTest{
168 
169               ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();//锁
170 
171               double value = 0d; //值
172 
173               int addtimes = 0;
174 
175               /**增加value的值,不允许多个线程同时进入该方法*/
176 
177               public void addValue(double v){
178 
179                      //得到writeLock并锁定
180 
181                      Lock writeLock = lock.writeLock();
182 
183                      writeLock.lock();
184 
185                      System.out.println("ReadWriteLockTest to addValue: " + v + " " + System.currentTimeMillis());
186 
187                      try{
188 
189                             Thread.sleep(1000);
190 
191                      }catch(InterruptedException e){                        
192 
193                      }
194 
195                      try{
196 
197                             //做写的工作
198 
199                             this.value += v;
200 
201                             this.addtimes++;
202 
203                      }finally{
204 
205                             writeLock.unlock();
206 
207                      }
208 
209               }
210 
211               /**
212 
213                *获得信息.当有线程在调用addValue方法时,getInfo得到的信息可能是不正确的.
214 
215                *所以,也必须保证该方法在被调用时,没有方法在调用addValue方法.
216 
217                */
218 
219               public String getInfo(){
220 
221                      //得到 readLock并锁定
222 
223                      Lock readLock = lock.readLock();
224 
225                      readLock.lock();
226 
227                      System.out.println("ReadWriteLockTest to getInfo "+System.currentTimeMillis());
228 
229                      try{
230 
231                             Thread.sleep(1000);
232 
233                      }catch(InterruptedException e){
234 
235                      }
236 
237                      try{
238 
239                             return this.value + " : " + this.addtimes;//做读的工作
240 
241                      }finally{
242 
243                             readLock.unlock();//释放readLock
244 
245                      }
246 
247               }
248 
249        }
250 
251        public static void testReadWriteLockTest() throws Exception{
252 
253               final ReadWriteLockTest readWriteLockTest = new ReadWriteLockTest();
254 
255               //新建任务1,调用lockTest的addValue方法
256 
257               Runnable task_1 = new Runnable(){
258 
259                      public void run(){
260 
261                             readWriteLockTest.addValue(55.55);
262 
263                      }
264 
265               };
266 
267               //新建任务2,调用lockTest的getValue方法
268 
269               Runnable task_2 = new Runnable(){
270 
271                      public void run(){
272 
273                             System.out.println("info " + readWriteLockTest.getInfo());
274 
275                      }
276 
277               };
278 
279               //新建任务任务执行服务
280 
281               ExecutorService cachedService_1 = Executors.newCachedThreadPool();
282 
283               Future future_1 = null;
284 
285               //同时执行5个任务,其中前2个任务是任务1,后两个任务是任务2
286 
287               for(int i=0;i<2;i++){
288 
289                      future_1 = cachedService_1.submit(task_1);
290 
291               }
292 
293               for(int i=0;i<2;i++){
294 
295                      future_1 = cachedService_1.submit(task_2);
296 
297               }
298 
299               //最后一个任务是任务1
300 
301               future_1 = cachedService_1.submit(task_1);
302 
303               //这5个任务的执行顺序应该是
304 
305               //第一个任务1先执行,第二个任务1再执行;这是因为不能同时写,所以必须等
306 
307               //然后两个任务2同时执行;这是因为在写的时候,就不能读,所以都等待写结束
308 
309               //又同时可以同时读,所以它们同时执行
310 
311               //最后一个任务1再执行.这是因为在读的时候,也不能写,所以必须等待读结束后,
312 
313               //才能写.等待最后一个任务2被执行完
314 
315               future_1.get();
316 
317               cachedService_1.shutdownNow();
318 
319        }
320 
321        public static void main(String... args)throws Exception{
322 
323               Lockers.testLockTest();
324 
325               System.out.println("--------------------------");
326 
327               Lockers.testReadWriteLockTest();
328 
329        }
330 
331 }
332 
333 /**
334 
335  * ReentrantReadWriteLock  获取顺序如下:
336 
337  * This class does not impose a reader or writer preference ordering for lock access.
338 
339  * However, it does support an optional fairness policy.
340 
341  * When constructed as fair, threads contend for entry using an approximatelyarrival-order policy.
342 
343  * When the write lock is released either the longest-waiting single writer will beassigned the write lock, or if there is a reader waiting longer than any writer, theset of readers will be assigned the read lock.
344 
345  * When constructed as non-fair, the order of entry to the lock need not be in arrivalorder.
346 
347  * In either case, if readers are active and a writer enters the lock then nosubsequent readers will be granted the read lock until after that writer has acquiredand released the write lock.
348 
349 */