java线程安全之重入锁、锁与等待/通知、读写锁（十七）

概念理解

      在java多线程中，我们知道可以使用synchronized关键字来实现线程间的同步互斥工作，那么其实还有一个更优秀的机制去完成这个“同步互斥”工作，他就是Lock对象，我们主要学习两种锁，重入锁和读写锁。他们具有比 synchronized更为强大的功能，并且有嗅探锁定、多路分支等功能。

ReentrantLock（重入锁）

      重入锁，在需要进行同步的代码部分加上锁定，但是不要忘记最后一定要释放锁定，不然会照成锁永远无法释放，其他线程永远进不来的结果。

案例：

public class UseReentrantLock {    private Lock lock = new ReentrantLock();    public void method1(){        try {            //加锁            lock.lock();            System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "进入method1..");            Thread.sleep(1000);            System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "退出method1..");            Thread.sleep(1000);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        } finally {            //释放锁            lock.unlock();        }    }    public void method2(){        try {            //加锁            lock.lock();            System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "进入method2..");            Thread.sleep(2000);            System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "退出method2..");            Thread.sleep(1000);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        } finally {            //释放锁            lock.unlock();        }    }    public static void main(String[] args) {        final UseReentrantLock ur = new UseReentrantLock();        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                ur.method1();                ur.method2();            }        }, "t1");        t1.start();        try {            Thread.sleep(10);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }        //System.out.println(ur.lock.getQueueLength());    }}

打印结果：

当前线程:t1进入method1..当前线程:t1退出method1..当前线程:t1进入method2..当前线程:t1退出method2..

锁与等待/通知 (Condition)

      还记得我们在使用synchronized的时候，如果需要多个线程间进行协作的工作则需要Object的wait()和notify()、notifyAll()方法进行配合工作。

      那么同样，我们在使用Lock的时候，可以使用一个新的等待/通知类。它就是Condition。这个Condition一定是针对具体某一把锁的，也就是在只有锁的基础之上才产生Condition

单个（Condition）案例：

public class UseCondition {    private Lock lock = new ReentrantLock();    private Condition condition = lock.newCondition();    public void method1(){        try {            lock.lock();            System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "进入等待状态..");            Thread.sleep(3000);            System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "释放锁..");            condition.await();  // Object wait  阻塞            System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() +"继续执行...");        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        } finally {            lock.unlock();        }    }    public void method2(){        try {            lock.lock();            System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "进入..");            Thread.sleep(3000);            System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "发出唤醒..");            condition.signal();     //Object notify  发信号         } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        } finally {            lock.unlock();        }    }    public static void main(String[] args) {        final UseCondition uc = new UseCondition();        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                uc.method1();            }        }, "t1");        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                uc.method2();            }        }, "t2");        t1.start();        t2.start();    }}

打印结果：

当前线程：t1进入等待状态..当前线程：t1释放锁..当前线程：t2进入..当前线程：t2发出唤醒..当前线程：t1继续执行...

多个（Condition）案例：

      我们可以通过一个Lock对象产生多个Condition进行多线程间的交互，非常的灵活。可以使得部分需要唤醒的线程唤醒，其他线程则继续等待通知。

public class UseManyCondition {    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();    private Condition c1 = lock.newCondition();    private Condition c2 = lock.newCondition();    public void m1(){        try {            //加锁            lock.lock();            System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "进入方法m1等待..");            //            c1.await();            System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "方法m1继续..");        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        } finally {            lock.unlock();        }    }    public void m2(){        try {            lock.lock();            System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "进入方法m2等待..");            c1.await();            System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "方法m2继续..");        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        } finally {            lock.unlock();        }    }    public void m3(){        try {            lock.lock();            System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "进入方法m3等待..");            c2.await();            System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "方法m3继续..");        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        } finally {            lock.unlock();        }    }    public void m4(){        try {            lock.lock();            System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "唤醒..");            c1.signalAll();        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        } finally {            lock.unlock();        }    }    public void m5(){        try {            lock.lock();            System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "唤醒..");            c2.signal();        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        } finally {            lock.unlock();        }    }    public static void main(String[] args) {        final UseManyCondition umc = new UseManyCondition();        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                umc.m1();            }        },"t1");        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                umc.m2();            }        },"t2");        Thread t3 = new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                umc.m3();            }        },"t3");        Thread t4 = new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                umc.m4();            }        },"t4");        Thread t5 = new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                umc.m5();            }        },"t5");        t1.start(); // c1        t2.start(); // c1        t3.start(); // c2        try {            Thread.sleep(2000);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }        t4.start(); // c1        try {            Thread.sleep(2000);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }        t5.start(); // c2    }}

打印结果：

当前线程：t1进入方法m1等待..当前线程：t2进入方法m2等待..当前线程：t3进入方法m3等待..当前线程：t4唤醒..当前线程：t1方法m1继续..当前线程：t2方法m2继续..当前线程：t5唤醒..当前线程：t3方法m3继续..

Lock/Condition其它方法和用法

公平锁和非公平锁：

Lock lock = new ReentrantLock(booIean isFair);

公平锁和非公平锁区别：

公平锁浪费性能的，因为它需要维护顺序。

非公平锁不浪费性能，不需要维护顺序。

Lock用法：

tryLock()：尝试获得锁，获得结果用true/false返回。

tryLock()：在给定的时间内尝试获得锁，获得结果用true/false返回。

isFair ()：是否是公平锁。

IsLock()：是否锁定。

GetHoldCount()：查询当前线程保持此锁的个数，也就是调用I k()次数。

locklnterruptibly()：优先响应中断的锁。

getQueueLength():返回正在等待获取此镇定的线程数。

GeWaitQueueLength()：返回等特与锁定相关的给定条件Conditin的线程数 。

ReentrantReadWriteLock(读写锁)

      读写锁ReentrantReadWriteLock，其核心就是实现读写分离的锁。在高并发访问下，尤其是读多写少的情况下，性能要远高于重入锁。

      之前学synchronized、ReentrantLock时，我们知道，同一时间内，只能有一个线程进行访问被镇定的代码，那么读写锁则不同，其本质是分成两个锁，即读锁、写锁。在读锁下，多个线程可以并发的进行访问，但是在写锁的时候，只能一个一个的顺序访问。

口诀：读读共享，写写互斥，读写互斥。

案例：

public class UseReentrantReadWriteLock {    private ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();    private ReadLock readLock = rwLock.readLock();    private WriteLock writeLock = rwLock.writeLock();    public void read(){        try {            readLock.lock();            System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "进入...");            Thread.sleep(3000);            System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "退出...");        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        } finally {            readLock.unlock();        }    }    public void write(){        try {            writeLock.lock();            System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "进入...");            Thread.sleep(3000);            System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "退出...");        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        } finally {            writeLock.unlock();        }    }    public static void main(String[] args) {        final UseReentrantReadWriteLock urrw = new UseReentrantReadWriteLock();        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                urrw.read();            }        }, "t1");        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                urrw.read();            }        }, "t2");        Thread t3 = new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                urrw.write();            }        }, "t3");        Thread t4 = new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                urrw.write();            }        }, "t4");               //读读共享        t1.start();        t2.start();        //读写互斥//      t1.start(); // R//      t3.start(); // W        //写写互斥//      t3.start();//      t4.start();    }}

打印结果

当启动 t1 , t2 时 打印结果为：

当前线程:t2进入...当前线程:t1进入...当前线程:t2退出...当前线程:t1退出...

如果你注意观看打印结果，发现t1 , t2同时打印，这也是是我们口诀中的“读读共享”。

当启动 t1 , t3 时 打印结果为：

当前线程:t1进入...当前线程:t1退出...当前线程:t3进入...当前线程:t3退出...

如果你注意观看打印结果，发现t1线程执行完后，t3线程才开始执行，这也是是我们口诀中的“读写互斥”。

当启动 t3 , t4 时 打印结果为：

当前线程:t3进入...当前线程:t3退出...当前线程:t4进入...当前线程:t4退出...

如果你注意观看打印结果，发现t3线程执行完后，t4线程才开始执行，这也是是我们口诀中的“写写互斥”。

ReentrantReadWriteLock(读写锁)口诀：读读共享，写写互斥，读写互斥。

源代码：https://github.com/hfbin/Thread_Socket/tree/master/Thread/lock020