线程Lock

2024-06-24 08:48
文章标签 线程 lock

本文主要是介绍线程Lock，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

线程Lock

　　在上一篇文章中我们讲到了如何使用关键字synchronized来实现同步访问。本文我们继续来探讨这个问题，从Java 5之后，在java.util.concurrent.locks包下提供了另外一种方式来实现同步访问，那就是Lock。

　　也许有朋友会问，既然都可以通过synchronized来实现同步访问了，那么为什么还需要提供Lock？这个问题将在下面进行阐述。本文先从synchronized的缺陷讲起，然后再讲述java.util.concurrent.locks包下常用的有哪些类和接口，最后讨论以下一些关于锁的概念方面的东西

　　以下是本文目录大纲：

　　一.synchronized的缺陷

　　二.java.util.concurrent.locks包下常用的类

　　三.锁的相关概念介绍

　　若有不正之处请多多谅解，并欢迎批评指正。

　　请尊重作者劳动成果，转载请标明原文链接：

 　　http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3923167.html

一.synchronized的缺陷

　　synchronized是java中的一个关键字，也就是说是Java语言内置的特性。那么为什么会出现Lock呢？

　　在上面一篇文章中，我们了解到如果一个代码块被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。

　　再举个例子：当有多个线程读写文件时，读操作和写操作会发生冲突现象，写操作和写操作会发生冲突现象，但是读操作和读操作不会发生冲突现象。

　　但是采用synchronized关键字来实现同步的话，就会导致一个问题：

　　如果多个线程都只是进行读操作，所以当一个线程在进行读操作时，其他线程只能等待无法进行读操作。

　　因此就需要一种机制来使得多个线程都只是进行读操作时，线程之间不会发生冲突，通过Lock就可以办到。

　　另外，通过Lock可以知道线程有没有成功获取到锁。这个是synchronized无法办到的。

　　总结一下，也就是说Lock提供了比synchronized更多的功能。但是要注意以下几点：

　　1）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；

　　2）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。

二.java.util.concurrent.locks包下常用的类

　　下面我们就来探讨一下java.util.concurrent.locks包中常用的类和接口。

　　1.Lock

　　首先要说明的就是Lock，通过查看Lock的源码可知，Lock是一个接口：

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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，lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用来获取锁的。unLock()方法是用来释放锁的。newCondition()这个方法暂且不在此讲述，会在后面的线程协作一文中讲述。

　　在Lock中声明了四个方法来获取锁，那么这四个方法有何区别呢？

　　首先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。

　　由于在前面讲到如果采用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：

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

　　tryLock()方法是有返回值的，它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，也就说这个方法无论如何都会立即返回。在拿不到锁时不会一直在那等待。

　　tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是类似的，只不过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。如果如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁，则返回true。

　　所以，一般情况下通过tryLock来获取锁时是这样使用的：

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Lock lock = ...;
if (lock.tryLock()) {
      try {
          //处理任务
      } catch (Exception ex){
         
      } finally {
          lock.unlock();    //释放锁
      } 
} else  {
     //如果不能获取锁，则直接做其他事情
}

 　　lockInterruptibly()方法比较特殊，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。也就使说，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。

　　由于lockInterruptibly()的声明中抛出了异常，所以lock.lockInterruptibly()必须放在try块中或者在调用lockInterruptibly()的方法外声明抛出InterruptedException。

　　因此lockInterruptibly()一般的使用形式如下：

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public  void  method()  throws  InterruptedException {
     lock.lockInterruptibly();
     try  {  
      //.....
     }
     finally  {
         lock.unlock();
     }  
}

　　注意，当一个线程获取了锁之后，是不会被interrupt()方法中断的。因为本身在前面的文章中讲过单独调用interrupt()方法不能中断正在运行过程中的线程，只能中断阻塞过程中的线程。

　　因此当通过lockInterruptibly()方法获取某个锁时，如果不能获取到，只有进行等待的情况下，是可以响应中断的。

　　而用synchronized修饰的话，当一个线程处于等待某个锁的状态，是无法被中断的，只有一直等待下去。

　　2.ReentrantLock

　　ReentrantLock，意思是“可重入锁”，关于可重入锁的概念在下一节讲述。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ReentrantLock。

　　例子1，lock()的正确使用方法

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public  class  Test {
     private  ArrayList<Integer> arrayList =  new  ArrayList<Integer>();
     public  static  void  main(String[] args)  {
         final  Test test =  new  Test();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.insert(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
         
         new  Thread(){
             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) {
             // TODO: handle exception
         } finally  {
             System.out.println(thread.getName()+ "释放了锁" );
             lock.unlock();
         }
     }
}

 　　各位朋友先想一下这段代码的输出结果是什么？

Thread-0得到了锁
Thread-1得到了锁
Thread-0释放了锁
Thread-1释放了锁

　　也许有朋友会问，怎么会输出这个结果？第二个线程怎么会在第一个线程释放锁之前得到了锁？原因在于，在insert方法中的lock变量是局部变量，每个线程执行该方法时都会保存一个副本，那么理所当然每个线程执行到lock.lock()处获取的是不同的锁，所以就不会发生冲突。

　　知道了原因改起来就比较容易了，只需要将lock声明为类的属性即可。

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public  class  Test {
     private  ArrayList<Integer> arrayList =  new  ArrayList<Integer>();
     private  Lock lock =  new  ReentrantLock();     //注意这个地方
     public  static  void  main(String[] args)  {
         final  Test test =  new  Test();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.insert(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.insert(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
     }  
     
     public  void  insert(Thread thread) {
         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) {
             // TODO: handle exception
         } finally  {
             System.out.println(thread.getName()+ "释放了锁" );
             lock.unlock();
         }
     }
}

 　　这样就是正确地使用Lock的方法了。

　　例子2，tryLock()的使用方法

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public  class  Test {
     private  ArrayList<Integer> arrayList =  new  ArrayList<Integer>();
     private  Lock lock =  new  ReentrantLock();     //注意这个地方
     public  static  void  main(String[] args)  {
         final  Test test =  new  Test();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.insert(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.insert(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
     }  
     
     public  void  insert(Thread thread) {
         if (lock.tryLock()) {
             try  {
                 System.out.println(thread.getName()+ "得到了锁" );
                 for ( int  i= 0 ;i< 5 ;i++) {
                     arrayList.add(i);
                 }
             }  catch  (Exception e) {
                 // TODO: handle exception
             } finally  {
                 System.out.println(thread.getName()+ "释放了锁" );
                 lock.unlock();
             }
         }  else  {
             System.out.println(thread.getName()+ "获取锁失败" );
         }
     }
}

 　　输出结果：

Thread-0得到了锁
Thread-1获取锁失败
Thread-0释放了锁

　　例子3，lockInterruptibly()响应中断的使用方法：

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public  class  Test {
     private  Lock lock =  new  ReentrantLock();   
     public  static  void  main(String[] args)  {
         Test test =  new  Test();
         MyThread thread1 =  new  MyThread(test);
         MyThread thread2 =  new  MyThread(test);
         thread1.start();
         thread2.start();
         
         try  {
             Thread.sleep( 2000 );
         }  catch  (InterruptedException e) {
             e.printStackTrace();
         }
         thread2.interrupt();
     }  
     
     public  void  insert(Thread thread)  throws  InterruptedException{
         lock.lockInterruptibly();    //注意，如果需要正确中断等待锁的线程，必须将获取锁放在外面，然后将InterruptedException抛出
         try  {  
             System.out.println(thread.getName()+ "得到了锁" );
             long  startTime = System.currentTimeMillis();
             for (    ;     ;) {
                 if (System.currentTimeMillis() - startTime >= Integer.MAX_VALUE)
                     break ;
                 //插入数据
             }
         }
         finally  {
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "执行finally" );
             lock.unlock();
             System.out.println(thread.getName()+ "释放了锁" );
         }  
     }
}
class  MyThread  extends  Thread {
     private  Test test =  null ;
     public  MyThread(Test test) {
         this .test = test;
     }
     @Override
     public  void  run() {
         
         try  {
             test.insert(Thread.currentThread());
         }  catch  (InterruptedException e) {
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "被中断" );
         }
     }
}

　　运行之后，发现thread2能够被正确中断。

　　3.ReadWriteLock

　　ReadWriteLock也是一个接口，在它里面只定义了两个方法：

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public  interface  ReadWriteLock {
     /**
      * Returns the lock used for reading.
      *
      * @return the lock used for reading.
      */
     Lock readLock();
     /**
      * Returns the lock used for writing.
      *
      * @return the lock used for writing.
      */
     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。

　　4.ReentrantReadWriteLock

　　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。

　　假如有多个线程要同时进行读操作的话，先看一下synchronized达到的效果：

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public  class  Test {
     private  ReentrantReadWriteLock rwl =  new  ReentrantReadWriteLock();
     
     public  static  void  main(String[] args)  {
         final  Test test =  new  Test();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.get(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.get(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
         
     }  
     
     public  synchronized  void  get(Thread thread) {
         long  start = System.currentTimeMillis();
         while (System.currentTimeMillis() - start <=  1 ) {
             System.out.println(thread.getName()+ "正在进行读操作" );
         }
         System.out.println(thread.getName()+ "读操作完毕" );
     }
}

 　　这段程序的输出结果会是，直到thread1执行完读操作之后，才会打印thread2执行读操作的信息。

复制代码 
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0读操作完毕
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1读操作完毕
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　　而改成用读写锁的话：

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public  class  Test {
     private  ReentrantReadWriteLock rwl =  new  ReentrantReadWriteLock();
     
     public  static  void  main(String[] args)  {
         final  Test test =  new  Test();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.get(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.get(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
         
     }  
     
     public  void  get(Thread thread) {
         rwl.readLock().lock();
         try  {
             long  start = System.currentTimeMillis();
             
             while (System.currentTimeMillis() - start <=  1 ) {
                 System.out.println(thread.getName()+ "正在进行读操作" );
             }
             System.out.println(thread.getName()+ "读操作完毕" );
         }  finally  {
             rwl.readLock().unlock();
         }
     }
}

 　　此时打印的结果为：

复制代码 
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0正在进行读操作
Thread-1正在进行读操作
Thread-0读操作完毕
Thread-1读操作完毕
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　　说明thread1和thread2在同时进行读操作。

　　这样就大大提升了读操作的效率。

　　不过要注意的是，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。

　　关于ReentrantReadWriteLock类中的其他方法感兴趣的朋友可以自行查阅API文档。

　　5.Lock和synchronized的选择

　　总结来说，Lock和synchronized有以下几点不同：

　　1）Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现；

　　2）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；

　　3）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；

　　4）通过Lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到。

　　5）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。所以说，在具体使用时要根据适当情况选择。

这篇关于线程Lock的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1089671。

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Linux-笔记 线程同步机制

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目录 前言 实现 信号量（Semaphore） 计数型信号量 二值信号量  信号量的原语操作 无名信号量的操作函数 例子 互斥锁（mutex） 互斥锁的操作函数 例子 自旋锁 （Spinlock） 自旋锁与互斥锁的区别 自旋锁的操作函数 例子 前言         线程同步是为了对共享资源的访问进行保护，确保数据的一致性，由于进程中会有多个线程的存在，
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jmeter之Thread Group(线程组)

jmeter之Thread Group(线程组)

Thread Group(线程组) 1.线程组，或者可以叫用户组，进行性能测试时的用户资源池。 2.是任何一个测试计划执行的开始点。 3.上一篇提到的“控制器”和“HTTP请求”(采集器)必须在线程组内；监听器等其他组件，可以直接放在测试计划下。 线程组设置参数的意义 我们以下图为例，进行详细说明。见下图：  区域1(在取样器错误后要执行的动作) 这个区域的主要作用很明显，在线程内
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如何在Android中实现多线程与线程池？

如何在Android中实现多线程与线程池？

目录 一、Android介绍二、什么是多线程三、什么是线程池四、如何在Android中实现多线程与线程池 一、Android介绍 Android是一种基于Linux内核的开源操作系统，由Google公司领导开发。它最初于2007年发布，旨在为移动设备提供一种统一、可扩展的操作系统。Android系统以其高度的可定制性和丰富的应用生态而受到广泛欢迎，如今已经成为全球最流行的
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线程间通信方式（互斥（互斥锁）与同步（无名信号量、条件变量））

线程间通信方式（互斥（互斥锁）与同步（无名信号量、条件变量））

1通信机制：互斥与同步 线程的互斥通过线程的互斥锁完成； 线程的同步通过无名信号量或者条件变量完成。 2  互斥 2.1 何为互斥？         互斥是在多个线程在访问同一个全局变量的时候，先让这个线程争抢锁的资源，那个线程争抢到资源，它可以访问这个变量，没有争抢到资源的线程不能够访问这个变量。那这种只有一个线程能够访问到这个变量的现象称之为线程间互斥。 2.2互斥锁API 1.
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线程C++

线程C++

#include <thread>#include <chrono>#include <cmath>#include <mutex>#include <iostream>using namespace std;mutex mtx;void threadCommunicat(){int ans = 0;while (ans<=3){mtx.lock();//上锁cout << "a
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线程知识点（一）

线程知识点（一）

文章目录 一、线程是什么？二、进程与线程的关系三、种类内核级线程用户级线程混合型线程 总结 一、线程是什么？ 线程是程序最基本的运行单位，真正运行的是进程中的线程。 线程是大多数操作系统支持的调度单位， 执行单元，某些系统不支持线程技术。 是允许应用程序并发执行多个任务的一种机制，同一程序中的所有线程均会独立执行相同程序。 共享同一份全局内存区域，其中包据初始化数据段、未初
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