java多线程---重入锁ReentrantLock

Posted 2020-11-20 Ch1nYK

1.定义

重入锁ReentrantLock，支持重入的锁，表示一个线程对资源的重复加锁。

2.底层实现

每个锁关联一个线程持有者和计数器，当计数器为0时表示该锁没有被任何线程持有，那么任何线程都可能获得该锁而调用相应的方法；成功后，JVM会记下锁的持有线程，并且将计数器置为1；此时其它线程请求该锁，则必须等待；而该持有锁的线程如果再次请求这个锁，就可以再次拿到这个锁，同时计数器会递增；当线程退出同步代码块时，计数器会递减，如果计数器为0，则释放该锁。

3.使用样例

eg:

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ReentrantLockTest implements Runnable{
    public static int i = 100;
    public static ReentrantLock rl = new ReentrantLock();
    
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            rl.lock();
            if(i>0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i--);
            }
            rl.unlock();
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        ReentrantLockTest rlt = new ReentrantLockTest();
        Thread t1 = new Thread(rlt);
        Thread t2 = new Thread(rlt);
        t1.start();
        t2.start();
    }

}

中断响应
synchronized:线程等待锁，要么获得锁继续执行，要么保持等待。
ReentrantLock:等待锁的过程中，可以根据需求取消对锁的请求。
eg:

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class IntLock implements Runnable {
    int lock;
    public static ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock();
    public static ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock();
    
    public IntLock(int lock){
        this.lock = lock;
    }
    
    
    @Override
    public void run() {
        try{
            if(lock == 1){
                try{
                    lock1.lockInterruptibly();      // 如果当前线程未被中断，则获取锁。
                }catch(Exception e){
                    e.printStackTrace();
                }
                lock2.lockInterruptibly();
                System.out.println(Thread.currentThread().getId()+"执行完毕");
            }else{
                lock2.lockInterruptibly();
                try{
                    Thread.sleep(1000);
                }catch(Exception e){
                    
                }
                lock1.lockInterruptibly();
            }
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally{
            if(lock1.isHeldByCurrentThread()){      //查询当前线程是否保持此锁
                lock1.unlock();
            }
            if(lock2.isHeldByCurrentThread()){      //查询当前线程是否保持此锁
                lock2.unlock();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getId()+":线程退出");
        }

    }
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        IntLock l1 = new IntLock(1);
        IntLock l2 = new IntLock(2);
        Thread t1 = new Thread(l1);
        Thread t2 = new Thread(l2);
        t1.start();
        t2.start();
        Thread.sleep(2000);
        t2.interrupt();         //中断线程,不中断，则产生死锁
        
    }

}

锁申请等待限时
如果锁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，则获取该锁。

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TimeLock implements Runnable {

    public static ReentrantLock rl = new ReentrantLock();
    
    @Override
    public void run() {
        try {
            if(rl.tryLock(5, TimeUnit.SECONDS)){
                Thread.sleep(6000);
                System.out.println(Thread.currentThread().getId()+"执行完毕");
            }else{
                System.out.println(Thread.currentThread().getId()+"get lock failed");
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally{
            if(rl.isHeldByCurrentThread())rl.unlock();
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        TimeLock tl = new TimeLock();
        Thread t1 = new Thread(tl);
        Thread t2 = new Thread(tl);
        t1.start();
        t2.start();
    }

}

公平锁

在ReentrantLock中很明显可以看到其中同步包括两种，分别是公平的FairSync和非公平的NonfairSync。公平锁的作用就是严格按照线程启动的顺序来执行的，不允许其他线程插队执行的；而非公平锁是允许插队的。默认情况下ReentrantLock是通过非公平锁来进行同步的，包括synchronized关键字都是如此，因为这样性能会更好。

public ReentrantLock(boolean fair) //如果此锁应该使用公平的排序策略，则该参数为 true

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class FairLock implements Runnable{

    public static ReentrantLock rl = new ReentrantLock(true);
    
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            try {
                rl.lock();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ： get lock");
            } catch (Exception e) {
            }finally{
                rl.unlock();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        FairLock fl = new FairLock();
        Thread t1 = new Thread(fl,"Thread_One");
        Thread t2 = new Thread(fl,"Thread_Two");
        t1.start();
        t2.start();
    }

}

在重入锁的实现中，包含3个要素

1.原子状态，使用CAS操作来存储当前锁的状态，判断锁是否被别的线程持有
2.等待队列，所有没有请求到锁的线程，会进入到队列进行等待，待有线程释放锁后，系统能从等待队列唤醒一个线程继续工作。
3.阻塞原语park()和unpark(),用来挂起和恢复线程，没有得到锁的线程会被挂起