java 线程安全 Lock

Posted 2020-08-09

　java.util.concurrent.locks

　　对于线程安全我们前面使用了synchronized关键字，对于线程的协作我们使用Object.wait()和Object.notify()。在JDK1.5中java为我们提供了Lock来实现与它们相同的功能，并且性能优于它们，在JDK1.6时，JDK对synchronized做了优化，在性能上两种方式差距不大了。

一、为什么出现lock

　　synchronized修饰的代码块，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，如果没有释放则需要无限的等待下去。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。

Lock与synchronized对比：

　　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、synchronized不需要手动释放锁，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包中常用的类和接口。

public interface Lock {
    //用来获取锁。如果锁已被其他线程获取，则进行等待。
    void lock();
   // 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
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
    //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
    boolean tryLock();
    //与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。
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    //释放锁
    void unlock();
    Condition newCondition();
}

1、Lock与unlock
　　Lock用于获取锁，但它不会主动释放锁所以需要与unlock()配合使用。一般在使用Lock时必须在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。

package com.jalja.base.threadTest;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class LockTest implements Runnable{
    public static ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
    public static int c=0;
    public void run() {
        for(int i=0;i<1000;i++){
            lock.lock();//获取锁
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获得锁");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"====>"+c);
                c++;
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }finally{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"释放锁");
                lock.unlock();//释放锁
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        LockTest lt=new LockTest();
        Thread thread1=new Thread(lt);
        Thread thread2=new Thread(lt);
        thread1.start();
        thread2.start();
        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(c);
    }
}

注意：同一个线程可以连续获得同一把锁，但也必须释放相同次数的锁。允许下面的写法

    　　　　  lock.lock();//获取锁
            lock.lock();
            lock.lock();
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获得锁");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"====>"+c);
                c++;
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }finally{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"释放锁");
                lock.unlock();//释放锁
                lock.unlock();//释放锁
                lock.unlock();//释放锁
            }

2、获取锁等待时间tryLock(long time, TimeUnit unit)
　　如果你约朋友打篮球，约定时间到了你朋友还没有出现，你等1小时后还是没到，我想你肯定会扫兴的离去。对于线程来说也应该时这样的，因为通常我们是无法判断一个线程为什么会无法获得锁，但我们可以给该线程一个获取锁的时间限制，如果到时间还没有获取到锁，则放弃获取锁。

package com.jalja.base.threadTest;

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

public class TryLockTest implements Runnable{
    public static ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
    private static int m=0;
    public void run() {
        try {
            if(lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)){//设置获取锁的等待时长1秒
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获得锁");
                m++;
                //Thread.sleep(2000);//设置休眠2秒
            }else{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"未获得锁");
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally{
            if(lock.isHeldByCurrentThread()){
                lock.unlock();
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        TryLockTest thread1=new TryLockTest();
        TryLockTest thread2=new TryLockTest();
        Thread th1=new Thread(thread1);
        Thread th2=new Thread(thread2);
        th1.start();
        th2.start();
        try {
            //让main线程等待th1、th2线程执行完毕后，再继续执行
            th1.join();
            th2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(m);
    }
}

执行结果：

Thread-0获得锁
Thread-1获得锁
2

　　该代码就是让线程在锁请求中，最多等待1秒，如果超过一秒没有获得锁就返回false，如果获得了锁就返回true，根据执行结果可以看出Thread-1线程在1秒内获得了锁。

我们开启注释 //Thread.sleep(2000);就会发现Thread-1或Thread-0一定会有一个是未获得锁，这是因为占用锁的线程时间是2秒，而等待锁的线程等待时间是1秒，所以在1秒后的瞬间它就放弃了请求锁操作。