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Lock 相关整理

时间:2020-03-26 12:30:05      阅读:38      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:java 关键字   并发   util   好处   code   count   返回   闭锁   如何   

  • 锁是用来控制多个线程访问共享资源的方式。
  • Java 程序可以使用 syschronized 关键字实现锁功能,而 Java 5 之后,在并发包中新增了 Lock 接口(以及相关实现类)用来实现锁功能。
    • Lock 提供了与 syschronized 关键字类似的同步功能,只是在使用时需要 显式地获取和释放锁。虽然缺少了 syschronized 关键字的隐式获取释放锁的便捷性(锁获取和释放被固化了,先获取再释放),但却拥有了锁获取与释放的可操作性、可中断的获取锁以及超时获取锁等多种 syschronized 关键字所不具备的同步特性。

1. Lock

  • Lock 相关的类和接口主要在 java.util.concurrent.locks 包下。
  • 使用 synchronized 不需要用户去手动释放锁,当 synchronized 方法或者 synchronized 代码块执行完之后,系统会自动让线程释放对锁的占用,而 Lock 必须要用户手动释放锁,如果没有主动释放锁,就有可能导致出现死锁现象。
  • Lock 是一个接口
public interface Lock {
    void lock();
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;  // 可以响应中断
    boolean tryLock();
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;  // 可以响应中断
    void unlock();
    Condition newCondition();
}
方法说明
lock() 用来获取锁,如果锁已被其他线程获取,则进行等待。采用 Lock,必须主动去释放锁,并且在发生异常时,不会自动释放锁。一般来说,使用 Lock 必须在 try…catch… 块中进行,并且将释放锁的操作放在 finally 块中进行,以保证锁一定被被释放,防止死锁的发生。
tryLock() 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。在拿不到锁时不会一直等待,无论如何都会立即返回。
tryLock(long time, TimeUnit unit) tryLock() 方法类似,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,同时可以响应中断。如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁,则返回 true。
lockInterruptibly() 当通过这个方法去获取锁时,如果线程正在等待获取锁,则这个线程能够响应中断,即中断线程的等待状态。例如,当两个线程同时通过 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。
unlock() 释放锁
newCondition() 由当前 Lock 创建一个 Condition 对象用于调用 await、signal、signalAll 等同步方法。
  • 当一个线程获取了锁之后,是不会被 interrupt() 方法中断的。因为 interrupt() 方法只能中断阻塞过程中的线程而不能中断正在运行过程中的线程。
    • 因此,当通过 lockInterruptibly() 方法获取某个锁时,如果不能获取到,那么只有进行等待的情况下,才可以响应中断。

1.1 synchronized 与 Lock 的区别

类别synchronizedLock
存在层次 Java 关键字,在 JVM 层面
锁的释放 1.以获取锁的线程执行完同步代码释放锁;2.线程执行发生异常,JVM 会让线程释放锁。 在 finally 中必须释放锁,不然容易造成线程死锁。
锁的获取 假设 A 线程获得锁,B 线程等待。如果 A 线程阻塞,B 线程会一直等待。 尝试获得锁,线程可以不用一直等待。
锁状态 无法判断 可以判断
锁类型 可重入、不可中断、非公平 可重入、可判断、可公平(两者皆可)
性能 少量同步 大量同步

1.2 锁的分类

公平锁和非公平锁

  • 公平锁是指多个线程在等待同一个锁时,必须按照申请锁的先后顺序来依次获得锁。
    • 公平锁的好处在于等待锁的线程不会饿死,但是整体效率相对低一些。
    • 非公平锁的好处是整体效率相对高一些,但是有些线程可能会饿死或者说很早就在等待锁,但要等很久才会获得锁。
    • 其中的原因是公平锁是严格按照请求所的顺序来排队获得锁的,而非公平锁时可以抢占的,即如果在某个时刻有线程需要获取锁,而这个时候刚好锁可用,那么这个线程会直接抢占,而这时阻塞在等待队列的线程则不会被唤醒。
  • 公平锁可以使用 new ReentrantLock(true) 实现。

乐观锁和悲观锁

  • 锁从宏观上分类,可以分为悲观锁与乐观锁。
    • 乐观锁
      • Java 中的乐观锁基本都是通过 CAS 操作实现,比较当前值跟传入值是否一样,一样则更新,否则失败。
      • 一种乐观思想,即认为读多写少,遇到并发写的可能性低,每次拿数据的时候都认为别人不会修改,所以不会上锁,但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据,采取在写时先读出当前版本号,然后加锁操作(比较跟上一次的版本号,如果一样则更新),如果失败则要重复读 - 比较 - 写的操作。
    • 悲观锁
      • 一种悲观思想,即认为写多,遇到并发写的可能性高,每次拿数据的时候都认为别人会修改,每次在读写数据的时候都会上锁,这样别人想读写这个数据就会 block 直到拿到锁。
      • Java 中的悲观锁就是 synchronized。
      • AQS 框架下的锁则是先尝试 CAS 乐观锁去获取锁,获取不到,才会转换为悲观锁,如
        ReentrantLock。

可重入锁

  • 可重入锁,也叫做递归锁,指的是同一线程外层函数获得锁之后 ,内层递归函数仍然有获取该锁的代码,但不受影响。
    • ReentrantLock 和 synchronized 都是可重入锁。
    • 可重入锁最大的作用是避免死锁。

读写锁

  • 读写锁是一个资源能够被多个读线程访问,或者被一个写线程访问但不能同时存在读线程。
    • Java 当中的读写锁通过 ReentrantReadWriteLock 实现。

互斥锁

  • 指一次最多只能有一个线程持有的锁。
    • synchronized 和 Lock 都是互斥锁。

闭锁

  • 闭锁是一种同步工具类,可以延迟线程的进度直到其到达终止状态。
    • 闭锁的作用相当于一扇门,在闭锁到达结束状态之前,这扇门一直是关闭的,并且没有任何线程能通过,当到达结束状态时,这扇门会打开允许所有的线程通过。
    • 当闭锁到达结束状态后,将不会再改变状态,因此这扇门将永远保持打开状态。
    • 闭锁可以用来确保某些活动指导其他活动都完成后才继续执行。
    • CountDownLatch 就是一种灵活的闭锁实现。




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