java多线程（二）锁对象

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在上一篇博客中，我们讨论了Race Condition现象以及它产生的原因，现在我们知道它是不好的一种现象了，那么我们有什么方法避免它呢。最直接有效的方式就是放弃多线程，直接改为使用单线程但操作数据，但是这是不优雅的，因为我们知道有时候，多线程有它自己的优势。在这里我们讨论两种其他的方法——锁对象和条件对象。

锁对象

java SE5.0之后为实现多线程的互斥引入了ReentrantLock类。ReentrantLock类一个可重入的互斥锁 Lock，它具有与使用 synchronized 方法和语句所访问的隐式监视器锁相同的一些基本行为和语义，但功能更强大。

ReentrantLock类有两种构造方法：

构造方法

一、不带公平参数的构造方法

private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

默认的是非公平锁，这种锁不会根据线程等待时间的长短来优先调度线程。

这样就构造了一个锁对象lock。

二、带公平参数的锁对象

private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);

此类的构造方法接受一个可选的公平 参数。当设置为 true 时，在多个线程的争用下，这些锁倾向于将访问权授予等待时间最长的线程。否则此锁将无法保证任何特定访问顺序。

公平锁和非公平锁的区别：

与采用默认设置（使用不公平锁）相比，使用公平锁的程序在许多线程访问时表现为很低的总体吞吐量（即速度很慢，常常极其慢），但是在获得锁和保证锁分配的均衡性时差异较小。不过要注意的是，公平锁不能保证线程调度的公平性。因此，使用公平锁的众多线程中的一员可能获得多倍的成功机会，这种情况发生在其他活动线程没有被处理并且目前并未持有锁时。

使用方法

class X {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    // 其他变量的定义

    public void m() { 
     lock.lock();  // 当试图获得锁时，如果锁已经被别的线程占有，那么该线程会一直被阻塞，直到获得锁
     try {
       // 处理数据
     } finally {
       lock.unlock(); //释放锁
     }
   }
}

首先为大家介绍一下，ReentrantLock类的两个最常用的方法：

lock()
获得锁对象，如果该锁对象没有被其他线程占有，那么可以立刻获得锁，并执行接下来的处理；如果锁对象已经被其他对象占有，那么该线程就会被阻塞在请求锁的对象的操作上，直到其他的线程释放锁，该线程得到锁，才能继续的向下执行。

unlock()
释放锁，已经获得锁对象的线程在操作完数据后要释放锁，以便其他的线程重新获得锁来执行自己的操作，否则所有的试图获得锁的线程都不能继续向下执行。

使用方法简单明了，就是在执行各个线程都要操作相同数据的代码之前请求锁，在finally语句中释放锁，为什么要在finally中释放锁呢，这是因为如果try语句块中有语句发生异常，则会直接跳过try中所有的剩余代码包括unlock（），所以锁对象就不能得到释放，其他的线程也不能继续向下执行，导致程序不能继续执行，我们在finally中释放锁，这样就能保证一定可以将锁释放掉，不管获得锁的线程是不是正确的执行结束。

现在来使用这个方法修改一下我们上一篇博客中的代码：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class MyThread implements Runnable {
    /**
     * 计算类型，1表示减法，其他的表示加法
     */
    private int type;
    /**
     * 锁对象
     */
    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public MyThread(int type) {
        this.type = type;
    }

    public void run() {

        if (type == 1)
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {

                lock.lock();

                Test.num--;

                lock.unlock();

            }
        else
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {

                lock.lock();

                Test.num++;

                lock.unlock();
            }

    }
}

public class Test {

    public static int num = 1000000;

    public static void main(String[] args) {

        Thread a = new Thread(new MyThread(1));
        Thread b = new Thread(new MyThread(2));

        a.start();
        b.start();

        /*
         * 主线程等待子线程完成，然后再打印数值
         */
        try {
            a.join();
            b.join();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(num);
    }

}

再多运行几次，是不是结果都是正确的呢。

现在，我们来解释一下，什么是可重入的锁。ReentrantLock类中有一个计数器，用来表示一个线程获取锁的数量，初始值为0，当一个线程获得锁时，该值被置为1，可重入的意思就是，已经获得锁的线程还可以继续调用同一个锁所保护的方法，也就是再一次获得锁，当再一次获得锁时，ReentrantLock中的计数器就加1，每释放一次锁，计数器就减1，当计数器减为0的时候，这个线程才是真正的释放了这个锁。

我们接着讨论另外一个非常重要的问题。ReentrantLock类是依赖于创建它的类的对象。什么意思呢，就是说如果两个线程同时访问同一个ReentrantLock对象的lock（）方法保护的方法时，OK，这是没有问题的，锁对象会成功的保护数据操作不会出错。但是如果两个线程同时访问ReentrantLock类的不同对象的被lock（）保护的方法，那么这两个线程是不会相互影响的，也就是说lock（）方法这时不能保证数据的正确性。

我们来看一下上边那个代码的这一部分：

Thread a = new Thread(new MyThread(1));
Thread b = new Thread(new MyThread(2));

这里建立了两个对象a和b，所以他们每个类都有自己的ReentrantLock对象，这就是我们上边所说的ReentrantLock类的不同对象，这样如果两个线程分别操作a和b的数据，lock方法是不会有效的。

不信我们试试看这个代码：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class MyThread implements Runnable {
    /**
     * 计算类型，1表示减法，其他的表示加法
     */
    private int type;
    /**
     * 锁对象
     */
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public MyThread(int type) {
        this.type = type;
    }

    public void run() {

        if (type == 1)
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {

                lock.lock();

                Test.num--;

                lock.unlock();

            }
        else
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {

                lock.lock();

                Test.num++;

                lock.unlock();
            }

    }
}

public class Test {

    public static int num = 1000000;

    public static void main(String[] args) {

        Thread a = new Thread(new MyThread(1));
        Thread b = new Thread(new MyThread(2));

        a.start();
        b.start();

        /*
         * 主线程等待子线程完成，然后再打印数值
         */
        try {
            a.join();
            b.join();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(num);
    }

}

注意这里的代码和上边的代码并不一样，唯一的区别就在于声明ReentrantLock对象时前边是否加了static，这里是没有static修饰，再运行几次，是不是结果是不正确的呢。

为什么会这样呢？因为如果被static修饰，那么两个线程就是共用的同一个lock对象，如果不被static修饰，那么每个线程就是使用的它自己的lock对象，所以不会static修饰就会出现错误。

在下一篇博客里，我会为大家介绍java条件对象，希望与大家一起学习一起进步，请大家继续关注我的博客，如果大家支持我的话，就顶我一下吧。