java高并发编程

Posted 2020-12-30 有点懒惰的大青年

java高并发主要有三块知识点：

synchronizer：同步器，在多个线程之间互相之间怎么进行通讯，同步等；

同步容器：jdk提供了同步性的容器，比如concurrentMap，concurrentList，BlockQueen等；

ThreadPool：线程池，executor，java在前两个的基础之上提供的线程池，很多实际中的问题可以着手解决了。

 

一、ReentrantLock　　　　　　　　　　　　　　

jdk里面提供了一个新的锁，是手工锁，它是用来替代synchronized的，叫ReentrantLock，重入锁，其实synchronized也是可重入的，但是这把锁是和synchronized是有区别的，ReentrantLock是用新的同步方法写的时候经常用的一个工具；

复习之前讲的synchronized同步：

/**
 * reentrantlock用于替代synchronized
 * 本例中由于m1锁定this,只有m1执行完毕的时候,m2才能执行
 * 这里是复习synchronized最原始的语义
 * @author mashibing
 */
package yxxy.c_020;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ReentrantLock1 {
    synchronized void m1() {
        for(int i=0; i<10; i++) {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(i);
        }
        
    }
    
    synchronized void m2() {
        System.out.println("m2 ...");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        ReentrantLock1 rl = new ReentrantLock1();
        new Thread(rl::m1).start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        new Thread(rl::m2).start();
    }
}

View Code

 

二、使用ReentrantLock完成同样功能　　　　　　

/**
 * reentrantlock用于替代synchronized
 * 使用reentrantlock可以完成同样的功能
 * 需要注意的是，必须要必须要必须要手动释放锁（重要的事情说三遍）
 * 使用syn锁定的话如果遇到异常，jvm会自动释放锁，但是lock必须手动释放锁，因此经常在finally中进行锁的释放
 * @author mashibing
 */
package yxxy.c_020;

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

public class ReentrantLock2 {
    Lock lock = new ReentrantLock();

    void m1() {
        try {
            lock.lock(); //synchronized(this)
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

                System.out.println(i);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    void m2() {
        lock.lock();
        System.out.println("m2 ...");
        lock.unlock();
    }

    public static void main(String[] args) {
        ReentrantLock2 rl = new ReentrantLock2();
        new Thread(rl::m1).start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        new Thread(rl::m2).start();
    }
}

三、RenntrantLock的tryLock：　　　　　　　　　　

/**
 * 使用reentrantlock可以进行“尝试锁定”tryLock，这样无法锁定，或者在指定时间内无法锁定，线程可以决定是否继续等待
 * @author mashibing
 */
package yxxy.c_020;

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

public class ReentrantLock3 {
    Lock lock = new ReentrantLock();

    void m1() {
        try {
            lock.lock();
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

                System.out.println(i);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * 使用tryLock进行尝试锁定，不管锁定与否，方法都将继续执行
     * 可以根据tryLock的返回值来判定是否锁定
     * 也可以指定tryLock的时间，由于tryLock(time)抛出异常，所以要注意unclock的处理，必须放到finally中
     */
    void m2() {
        /*
        boolean locked = lock.tryLock();
        System.out.println("m2 ..." + locked);
        if(locked) lock.unlock();
        */
        
        boolean locked = false;
        
        try {
            locked = lock.tryLock(5, TimeUnit.SECONDS);
            System.out.println("m2 ..." + locked);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(locked) lock.unlock();
        }
        
    }

    public static void main(String[] args) {
        ReentrantLock3 rl = new ReentrantLock3();
        new Thread(rl::m1).start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        new Thread(rl::m2).start();
    }
}

View Code

console：

0
1
2
3
4
5
m2 ...false
6
7
8
9

View Code

 

四、ReentrantLock的lockInterruptibly方法：　　　　

/**
 * 使用ReentrantLock还可以调用lockInterruptibly方法，可以对线程interrupt方法做出响应，
 * 在一个线程等待锁的过程中，可以被打断
 * 
 * @author mashibing
 */
package yxxy.c_020;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.function.Function;

public class ReentrantLock4 {
        
    public static void main(String[] args) {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        
        
        Thread t1 = new Thread(()->{
            try {
                lock.lock();
                System.out.println("t1 start");
                TimeUnit.SECONDS.sleep(Integer.MAX_VALUE);
                System.out.println("t1 end");
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("interrupted!");
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        });
        t1.start();
        
        Thread t2 = new Thread(()->{
            try {
                //lock.lock();
                lock.lockInterruptibly(); //可以对interrupt()方法做出响应
                System.out.println("t2 start");
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("interrupted!");
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        });
        t2.start();
        
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        t2.interrupt(); //打断线程2的等待
        
    }
}

console：

t1 start
interrupted!
Exception in thread "Thread-1" java.lang.IllegalMonitorStateException
    at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$Sync.tryRelease(ReentrantLock.java:151)
    at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.release(AbstractQueuedSynchronizer.java:1261)
    at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.unlock(ReentrantLock.java:457)
    at yxxy.c_020.ReentrantLock4.lambda$1(ReentrantLock4.java:42)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

t1线程牢牢的拿到锁之后，一直sleep不会释放，如果t2线程中的run方法使用lock.lock(),那么t2线程就会一直傻傻的等着这把锁，不能被其他线程打断；

而使用lockInterruptibly()方法是可以被打断的，主线程main调用t2.interrupt()来打断t2，告诉他是不会拿到这把锁的，别等了；

报错是因为lock.unlock()这个方法报错的，因为都没有拿到锁，无法unlock();是代码的问题，应该判断有锁，已经锁定的情况下才lock.unlock();

 

五、ReentrantLock还可以指定为公平锁　　　　　　　　　　　　

默认的synchronized全都是不公平锁；

什么是公平锁，什么是不公平锁，假设很多个线程访问同一份资源的时候都要锁定，其中某一个线程A如果拿到了，他占有这把锁之后，其他人是都访问不了的，都得在那等着；什么时候一旦线程A释放了这把锁，那么剩下的线程中哪个线程得到这把锁，这事说不定，这个要看线程调度器自己去选哪个了，所以这叫竞争锁；也就是说等待的线程里面是没有公平性可言的；不过这种效率比较高，线程调度器不用计算到底哪个线程等的时间更长，所以默认的synchronized是非公平锁；

 

公平锁就是，谁等的时间长让谁得到那把锁。

 

/**
 * ReentrantLock还可以指定为公平锁
 * 
 * @author mashibing
 */
package yxxy.c_020;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ReentrantLock5 extends Thread {
        
    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); //参数为true表示为公平锁，请对比输出结果
    
    public void run() {
        for(int i=0; i<100; i++) {
            lock.lock();
            try{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获得锁");
            }finally{
                lock.unlock();
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        ReentrantLock5 rl=new ReentrantLock5();
        Thread th1=new Thread(rl);
        Thread th2=new Thread(rl);
        th1.start();
        th2.start();
    }
}

 

 

六、