java多线程核心技术——第四章总结

第一节使用ReentrantLock类

• 1.1使用ReentrantLock实现同步：测试1
• 1.2使用ReentrantLock实现同步：测试2
• 1.3使用Condition实现等待/同步错误用法与解决
• 1.4正确使用Condition实现等待/通知
• 1.5使用多个Condition实现通知部分线程：错误用法
• 1.6使用多个Condition实现通知部分线程：正确用法
• 1.7实现生产者/消费者模式：一对一交替打印
• 1.8实现生产者/消费者模式：多对多打印
• 1.9公平锁与非公平锁
• 1.10方法getHoldCount()、getQueueLength()和getWaitQueueLength()的测试
• 1.11方法hasQueuedThread()、hasQueuedThreads()、hasWaiters()的测试
• 1.12方法isFair()、isHeldByCurrentThread()和isLocked()的测试
• 1.13方法lockInterruptibly()、tryLock()和tryLock(Long timeout, TimeUnit unit)的测试
• 1.14方法awaitUninterruptibly()的使用
• 1.15方法awaitUntil()的使用
• 1.16使用Condition实现顺序执行

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1.1使用ReentrantLock实现同步：测试1

　　使用下面代码获取ReenTrantLock对象lock

private Lock lock = new ReentrantLock();

　　调用lock.lock()方法可以对代码进行加锁，调用lock.unlock()方法对代码进行解锁。

　　注：需要进行加锁的代码放在lock()与unlock()方法中。

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1.2使用ReentrantLock实现同步：测试2

　　调用了lock()方法代码的线程会持有“对象监视器”，其他线程只有等待锁被释放时再次争抢，效果跟使用synchronized关键字一样，线程间还是顺序执行的。

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1.3使用Condition实现等待/同步错误用法与解决

　　类ReentrantLock实现等待/同步功能，需要借助于condition对象。

　　Condition类具有很好的灵活性，可以实现多路通知功能：在一个Lock对象中创建多个Condition（对象监视器）实例，线程对象可以注册在指定的Condition中，从而有选择性地进行线程通知，在调度线程上更灵活。

　　在使用notify()/notifyAll()方法进行通知时，被通知的线程是由JVM随机选择的，但使用ReentrantLock结合Condition类是可以实现前面介绍过的“选择性通知”，这个功能是常用，且在Condition中是默认的。

　　通过下面代码获取Condition实例

private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition = lock.newCondition();

　　然后使用condition.await()来进行等待操作。

　　注：在进行await()前，必须调用lock.lock()来获取监视器对象，否则的话就会爆出异常：java.lang.IllegalMonitorStateException（无监视器异常）。

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1.4正确使用Condition实现等待/通知

　　Object类中的wait()方法相当于Condition类中的await()方法。

　　Object类中的wait(long timeout)方法相当于Condition类中的await(long time, TimeUnit unit)方法。

　　Object类中的notify()方法相当于Condition类中的single()方法。

　　Object类中的notifyAll()方法相当于Condition类中的singleAll()方法。

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1.5使用多个Condition实现通知部分线程：错误用法

　　一个Condition对象可以通过singleAll()方法唤醒所有调用lock.newCondition().await()的线程。

　　但是若想实现只唤醒部分线程，只能使用多个Condition对象了，这也就是Condition对象可以唤醒部分指定线程，提高程序运行效率。

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1.6使用多个Condition实现通知部分线程：正确用法

　　若想实现Condition对象唤醒部分指定线程。一定要是调用等待的Condition对象与调用唤醒的Condition保持是一个Condition对象。

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1.7实现生产者/消费者模式：一对一交替打印

public class Service {
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition = lock.newCondition();

    private boolean flag = false;

    public void set() {
        try {
            lock.lock();
            while (flag == true) {
                condition.await();
            }
            System.out.println("我是set");
            flag = true;
            condition.signal();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
          lock.unlock();
        }
    }

    public void get() {
        try {
            lock.lock();
            while (flag == false) {
                condition.await();
            }
            System.out.println("我是get");
            flag = false;
            condition.signal();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

　　一个线程调用set()，一个线程调用get()就可以实现一对一交替打印。

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1.8实现生产者/消费者模式：多对多打印

　　service代码还是同1.7，执行时开启多条线程即可，但是会遇到“假死”问题，可以通过将signal()改为signalAll()来解决。

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1.9公平锁与非公平锁

　　锁Lock分为“公平锁”与“非公平锁”。

　　公平锁：标识线程获取锁的顺序是按照线程加锁的顺序来分配的，即先来先得的FIFO先进先出顺序。

　　非公平锁：一种线程抢占机制，是随机获取锁的，和公平锁不一样的就是先来的不一定先得到锁，这个方法可能会导致某些线程一直拿不到锁，自然不公平。

　　创建的方式就是：

private Lock lock = new ReentrantLock(Boolean flag);

　　flag为true就是公平锁，flag为false就是非公平锁。

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1.10方法getHoldCount()、getQueueLength()和getWaitQueueLength()的测试

　　1）int getHoldCount() 　　　　    　　　　　　　　　　　　　　查询当前线程保持此锁定的个数，也就是调用lock()方法的次数。

　　2）int getQueueLength()　　　　　　　　　　　　　　　　　　返回正等待获取此锁定线程估计数。

　　　　　　比如有5个线程，一个线程先执行await()方法，那么在调用getQueueLength()方法后返回值是4，说明有4个线程同时在等待lock的释放。

　　3）int getWaitQueueLength(Condition condition)　　　　　　　　返回等待与此锁定相关的给定条件Condition的线程估计数。

　　　　　　比如有5个线程，每个线程都执行了同一个condition对象的await()方法，则调用getWaitQueueLength()返回的值就是5。

　　　注：以上都是ReentrantLock类的API

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1.11方法hasQueuedThread()、hasQueuedThreads()、hasWaiters()的测试

　 　1）boolean hasQueuedThread(Thread thread)　　　　　　　　　　查询指定的线程是否正在等待获取此锁定。　　

　　2）boolean hasQueuedThreads()　　　　　　　   　　　　　　　　查询是否有线程正在等待获取此锁定。

　　3）boolean hasWaiters(Condition condition)　　　　　　　　　　　  查询是否有线程正在等待与此锁定有关的condition条件。

　　

　　注：以上都是ReentrantLock类的API

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1.12方法isFair()、isHeldByCurrentThread()和isLocked()的测试

　　1）boolean isFair()　　　　　　　　　　　　判断是不是公平锁

　　2）boolean isHeldByCurrentThread()　　　　查询当前线程是否保持此锁定

　　3）boolean isLocked()　　　　　　　　　　  查询此锁定是否由任意线程保持

　　注：以上都是ReentrantLock类的API

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1.13方法lockInterruptibly()、tryLock()和tryLock(Long timeout, TimeUnit unit)的测试

　　1）void lockInterruptibly()　　　　　　　　　　　　　　如果当前线程未被中断（不处于中断状态），则获得锁定，如果已经被检测中断（处于中断状态）则出现异常。

　　　　　　　　　　　　爆出java.lang.InterruptedException异常。

　　2）boolean tryLcok()　　　　　　　　　　　　　　　　仅在调用时锁定未被另一个线程保持的情况下，才获得该锁定。

　　3）boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)　　　　如果锁定在给定等待时间内没有被另一个线程保持，且当前线程未被中断，则获得该锁定。

　　注：以上都是ReentrantLock类的API

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1.14方法awaitUninterruptibly()的使用

　　此方法为condition的方法await()的替代。可以避免在挂起的时候遇到打断状态（interrupt）而爆出异常。

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1.15方法awaitUntil()的使用

　　在指定时间后唤醒自己。参数为long

　　在线程等待期间也可以被其他线程唤醒。

　　此方法是condition的API

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1.16使用Condition实现顺序执行

　　就是利用多个Condition实现顺序执行。

public class Main {
    volatile private static int flag = 1;

    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    final private static Condition c1 = lock.newCondition();
    final private static Condition c2 = lock.newCondition();
    final private static Condition c3 = lock.newCondition();

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Thread threadA = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    lock.lock();
                    while (flag != 1) {
                        c1.await();
                    }
                    for (int i = 0; i < 3; i++) {
                        System.out.println("ThreadA" + (i + 1));
                    }
                    flag = 2;
                    c2.signalAll();
                }catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        };
        Thread threadB = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    lock.lock();
                    while (flag != 2) {
                        c2.await();
                    }
                    for (int i = 0; i < 3; i++) {
                        System.out.println("ThreadB" + (i + 1));
                    }
                    flag = 3;
                    c3.signalAll();
                }catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        };
        Thread threadC = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    lock.lock();
                    while (flag != 3) {
                        c3.await();
                    }
                    for (int i = 0; i < 3; i++) {
                        System.out.println("ThreadC" + (i + 1));
                    }
                    flag = 1;
                    c1.signalAll();
                }catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        };

        Thread[] a = new Thread[5];
        Thread[] b = new Thread[5];
        Thread[] c = new Thread[5];
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            a[i] = new Thread(threadA);
            b[i] = new Thread(threadB);
            c[i] = new Thread(threadC);
            a[i].start();
            b[i].start();
            c[i].start();
        }
    }
}

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第二节使用ReentrantReadWriteLock类

• 2.1读读写写
• 2.2写写互斥
• 2.3读写互斥
• 2.4写读互斥

　　实际上ReentrantLock虽然能够保证实例变量的线程安全性，但是效率比较低。

　　为了在一些不需要操作实例变量的方法中，使用一些效率较高的锁来实现提升运行效率，即使用ReentrantReadWriteLock读写锁。

　　读写锁表示有两个锁，一个是读操作相关的锁，也成为共享锁；

　　　　　　　　　　　　另一个是写操作相关的锁，也叫排他锁。

　　　　　　　　　　　　也就是说读锁之间不互斥，读锁与写锁互斥，写锁与写锁互斥。在没有线程进行写操作时，多个进行读操作的线程都可以获取读锁，而进行写入操作的Thread只有在获取写锁后才能进

　　　　　　　　　　　　行写入操作。

　　注：多个线程可以同时进行读操作，但同一时刻只允许一个Thread进行写入操作。　　

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2.1读读共享

　　可以通过如下代码获取读写锁

private ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

　　lock.readLock().lock()

　　就可以获得读锁，并进行加锁。

　　lock.readLock().unlock()

　　释放读锁。

　　注：读锁是共享锁。

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2.2写写互斥　　

　　lock.writeLock().lock()

　　就可以获得写锁，并进行加锁。

　　lock.writeLock().unlock()

　　释放写锁。

　　注：写锁是互斥锁。

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2.3读写互斥

2.4写读互斥

　　读锁与写锁是互斥的，也就是说不管是读锁先加锁还是写锁先加锁，只要两者相遇都是互斥的，必须等待其中一个释放线程后才能够再获得锁。

　　“读写”、“写读”、“写写”都是互斥的（因为写锁时互斥锁，所以只要出现写锁，就一定是互斥的）

　　“读读”是共享的，非互斥的。

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本章总结：

　　本章用Lock来替换掉了synchronized关键字。

　　Lock很重要，重要到什么程度？很多并发包的源码都是通过Lock实现的。学好了Lock，有助于你理解你进一步进阶去看一些并发的源码。

本文内容是书中内容兼具自己的个人看法所成。可能在个人看法上会有诸多问题（毕竟知识量有限，导致认知也有限），如果读者觉得有问题请大胆提出，我们可以相互交流、相互学习，欢迎你们的到来，心成意足，等待您的评价。