JUC学习笔记（二）

JUC学习笔记（一）https://www.cnblogs.com/lm66/p/15118407.html

1、Lock接口

1.1、Synchronized

1.1.1、Synchronized关键字回顾

synchronized 是 Java 中的关键字，是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种：

• 修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{} 括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象；
• 修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象；
  • 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。当然，还可以在子类方法中调用父类中相应的方 法，这样虽然子类中的方法不是同步的，但子类调用了父类的同步方法，因此，子类的方法也就相当于同步了。修改一个静态的方法，其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的所有对象；
• 修改一个类，其作用的范围是 synchronized后面括号括起来的部分，作用主
• 的对象是这个类的所有对象。

1.1.2、售票案例

class Ticket {

    /**
     * 票数
     */
    private int number = 30;

    public synchronized void sale() {
        if (number > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：卖出:" + number-- + " 剩下：" + number);
        }
    }

}

　　如果一个代码块被 synchronized 修饰了，当一个线程获取了对应的锁，并执 行该代码块时，其他线程便只能一直等待，等待获取锁的线程释放锁，而这里 获取锁的线程释放锁只会有两种情况：

1）获取锁的线程执行完了该代码块，然后线程释放对锁的占有；

2）线程执行发生异常，此时JVM 会让线程自动释放锁。

　　那么如果这个获取锁的线程由于要等待 IO 或者其他原因（比如调用 sleep 方法）被阻塞了，但是又没有释放锁，其他线程便只能干巴巴地等待，试想一 下，这多么影响程序执行效率。

因此就需要有一种机制可以不让等待的线程一直无期限地等待下去（比如只等待一定的时间或者能够响应中断），通过 Lock 就可以办到。

1.2、什么是Lock

　　Lock 锁实现提供了比使用同步方法和语句可以获得的更广泛的锁操作。它们允 许更灵活的结构，可能具有非常不同的属性，并且可能支持多个关联的条件对象。Lock 提供了比 synchronized 更多的功能。

Lock 与的 Synchronized 区别：

• Lock 不是 Java 语言内置的，synchronized是 Java 语言的关键字，因此是内 置特性。Lock 是一个类，通过这个类可以实现同步访问；
• Lock 和 synchronized 有一点非常大的不同，采用 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 则必须要用户去手动释放锁，如果没有主动释放锁，就有可能导致出现死锁现象。

1.2.1、Lock接口

public interface Lock {

    void lock();
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
    boolean tryLock();
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    void unlock();
    Condition newCondition();
}

下面来逐个讲述 Lock 接口中每个方法的使用

1.2.2、lock

　　lock()方法是平常使用得最多的一个方法，就是用来获取锁。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。因此一 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。通常使用 Lock来进行同步的话，是以下面这种形式去使用的：

        Lock lock = ...;
        lock.lock();
        try {
            // 处理任务
        } catch (Exception e) {
        } finally {
            // 释放锁
            lock.unlock();
        }

1.2.3、newCondition

　　关键字 synchronized与wait()/notify()这两个方法一起使用可以实现等待/通知模式， Lock 锁的 newContition()方法返回 Condition 对象，Condition 类 也可以实现等待/通知模式。

用 notify()通知时，JVM会随机唤醒某个等待的线程， 使用 Condition 类可以 进行选择性通知， Condition 比较常用的两个方法：

• await()会使当前线程等待,同时会释放锁,当其他线程调用 signal()时,线程会重 新获得锁并继续执行。
• signal()用于唤醒一个等待的线程。

注意：在调用 Condition 的await()/signal()方法前，也需要线程持有相关 的 Lock 锁，调用await()后线程会释放这个锁，在 singal()调用后会从当前 Condition 对象的等待队列中，唤醒 一个线程，唤醒的线程尝试获得锁， 一旦

获得锁成功就继续执行。

1.3、ReentrantLock

　　ReentrantLock，意思是“可重入锁”，关于可重入锁的概念将在后面讲述。 ReentrantLock 是唯一实现了 Lock 接口的类，并且 ReentrantLock 提供了更

多的方法。下面通过一些实例看具体看一下如何使用。

public class Test {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();

    public static void main(String[] args) {
        final Test test = new Test();
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            }
        }.start();

        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            }
        }.start();
    }

    public void insert(Thread thread) {
        Lock lock = new ReentrantLock(); //注意这个地方
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(thread.getName() + "得到了锁");
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                arrayList.add(i);
            }
        } catch (Exception e) {
        } finally {
            System.out.println(thread.getName() + "释放了锁");
            lock.unlock();
        }

    }
}

1.4、ReadWriteLock

　　ReadWriteLock 也是一个接口，在它里面只定义了两个方法：

• Lock readLock();
• Lock writeLock();

　　一个用来获取读锁，一个用来获取写锁。也就是说将文件的读写操作分开，分 成 2 个锁来分配给线程，从而使得多个线程可以同时进行读操作。下面的 ReentrantReadWriteLock 实现了 ReadWriteLock 接口。

ReentrantReadWriteLock 里面提供了很多丰富的方法，不过最主要的有两个 方法：readLock()和 writeLock()用来获取读锁和写锁。

下面通过几个例子来看一下 ReentrantReadWriteLock 具体用法。

public class ReadWriteLockDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyCache myCache = new MyCache();
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            final int num = i;
            new Thread(() -> {
                myCache.put(num + "", num);
            }, String.valueOf(i)).start();
        }

        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            final int num = i;
            new Thread(() -> {
                Object result = myCache.get(num + "");
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

class MyCache {
    private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    private ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();

    // 放数据
    public void put(String key, Object value) {

        Lock lock = readWriteLock.writeLock();
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在进行写操作:" + key);
            TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
            map.put(key, value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "完成写操作:" + key);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    // 取数据
    public Object get(String key) {
        Lock lock = readWriteLock.readLock();
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在进行读操作:" + key);
            TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
            Object result = map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "完成读操作:" + key);
            return result;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
        return null;
    }
}

注意:

• 如果有一个线程已经占用了读锁，则此时其他线程如果要申请写锁，则申请写 锁的线程会一直等待释放读锁。
• 如果有一个线程已经占用了写锁，则此时其他线程如果申请写锁或者读锁，则申请的线程会一直等待释放写锁。

1.5、小结

Lock 和 synchronized 有以下几点不同：

• Lock 是一个接口，而 synchronized 是 Java 中的关键字，synchronized 是内置的语言实现；
• synchronized 在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现 象发生；而 Lock 在发生异常时，如果没有主动通过 unLock()去释放锁，则很 可能造成死锁现象，因此使用 Lock 时需要在 finally 块中释放锁；
• Lock 可以让等待锁的线程响应中断，而 synchronized 却不行，使用synchronized 时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断；
• 通过 Lock 可以知道有没有成功获取锁，而 synchronized 却无法办到。
• Lock 可以提高多个线程进行读操作的效率。

在性能上来说，如果竞争资源不激烈，两者的性能是差不多的，而当竞争资源 非常激烈时（即有大量线程同时竞争），此时 Lock 的性能要远远优于synchronized。