2Lock锁 （重点）

Posted 2021-02-18 zxhbk

Lock锁

传统 synchronized

举例：买票的栗子

真正的多线程开发，公司中的开发，需要降低耦合度

线程是一个单独的资源，没有任何附属的操作！

单独的资源包含属性、方法

第一种：高耦合写法，Ticket线程类还有附属操作，不推荐使用

public class SaleTicketDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket ticket = new Ticket();

        new Thread(ticket).start();
    }
}
class Ticket implements Runnable{

    @Override
    public void run() {

    }
}

第二种：降低耦合度

//举例买票的栗子

/**
 * 真正的多线程开发，公司中的开发，降低耦合性
 * 线程就是一个单独的资源类，没有任何附属的操作！
 * 1、 属性、方法
 */
public class SaleTicketDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 并发，就是多个线程操作同一份资源，使用时直接丢入线程
        Ticket ticket = new Ticket();

        // 3个人同时卖票
        // Runnable接口标注着 @FunctionalInterface 表示函数式接口，在jdk1.8，可以使用lambda表达式 ()->{}
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 40; i++) {  //卖40张肯定会卖完
                ticket.sale();  //调用买票方法，就是操作资源
            }
        }).start();
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 40; i++) {
                ticket.sale();
            }
        }).start();
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 40; i++) {
                ticket.sale();
            }
        }).start();

    }
}
class Ticket{

    //剩余的票
    private int number = 30;

    // 售票方法
    // synchronized同步方法，本质：相当于队列，锁
    // 比如：食堂学生打饭，不排队学生就会一拥而至；排队的情况下，相当于一个人打饭会有一个锁，打完饭后释放锁；
    public synchronized void sale(){
        if(number > 0){
            System.out.println("已售出第" + number-- + "张票，剩余：" + number + "张");
        }
    }

}

  多线程下产生并发问题，需要加上synchronized，同步方法；

 

 Lock接口

解析

1）实现类

• 最常用的是可重入锁ReentrantLock

   2）使用方法

 3） 可重入锁：ReentrantLock类

 有两种构造方法，可以构造非公平锁和公平锁，默认是公平锁！

公平锁：顾名思义非常的公平

• 讲究一个先来后到
• 比如：两个线程的执行时间分别是 3s 和 3h，那么 3h 在 3s 前面，那么必须等待 3h 之后才能执行！

非公平锁：顾名思义它是不公平的

• 可以被插队！（默认的）

 

买票的栗子

package com.zxh.demo01;

//举例买票的栗子

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

public class SaleTicketDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 并发，就是多个线程操作同一份资源，使用时直接丢入线程
        Ticket ticket = new Ticket();

        // 3个人同时卖票
        new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 40; i++) ticket.sale(); }, "A").start();
        new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 40; i++) ticket.sale(); }, "B").start();
        new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 40; i++) ticket.sale(); }, "C").start();

    }
}

// Lock三部曲
// 1、new ReentrantLock(); 创建锁
// 2、lock.lock();    // 加锁
// 3、lock.unlock();  // 解锁
class Ticket2 {

    //剩余的票
    private int number = 30;

    Lock lock = new ReentrantLock();

    // 售票方法
    public void sale(){

        lock.lock();    // 加锁
//        lock.tryLock(); //尝试获取锁，只有在调用时它不被另一个线程占用才能获取锁，获取成功返回true，否则返回false
        try {
            // 业务代码
            if(number > 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "已售出第" + number-- + "张票，剩余：" + number + "张");
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();  // 解锁
        }
    }

}

可重入锁的解析

问题：什么是可重入锁呢？

广义上的可重入锁：

可重入锁就是可以重复可递归调用的锁，就是在外层使用锁后，内层依旧可以使用该锁，并且不会发生死锁（可重入锁：前提锁的是同一个对象或者class，如果锁的东西不同，那就不是可重入锁了）。

可重入锁是以线程为单位的，比如：当一个线程获取对象加锁后，该线程可以再次获取该对象的锁，但是其他线程不行，需要等待该线程释放锁。

synchronized 和 ReentrantLock都是可重入锁。

 

解释了这么多，可能还是不太明白，接下来通过栗子进行解释什么是可重入锁。

可重入锁：synchronized

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Data data = new Data();
        /*
            synchronized：锁的是方法的调用者，就是对象 data
            现在创建两条线程，各自去调用10次get方法，或者更多
            你会发现，一个线程获取了两次锁，并没有发生死锁，并且哪个线程谁先拿到锁，其他的线程只能等待
                (运行结果可能存在，B线程在A线程之间调用了get和set方法，
                    那是因为A线程释放了锁，并且CPU刚好去执行B线程了，尽管如此你还是会发现，get()set()方法都是连在一起执行的)
            所以：这就是可重入锁，该锁可以被重复递归的调用
          */
        // 这里为了截图方便调用3次get()方法
        new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 3; i++) data.get(); }, "A").start();
        new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 3; i++) data.get(); }, "B").start();
    }
}
class Data{
    /**
     * 两个方法都是同步方法，作用：打印线程的名字
     * get()方法调用set()，一个同步方法调用另一个同步方法
     */
    public synchronized void get(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=> get()");
        set();
    }

    public synchronized void set(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=> set()");
    }
}

 可重入锁：ReentrantLock

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

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Data data = new Data();
        // 这里为了截图方便调用3次get()方法
        new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 3; i++) data.get(); }, "A").start();
        new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 3; i++) data.get(); }, "B").start();
    }
}
class Data{
    Lock lock = new ReentrantLock();    // 可重入锁

    /**
     * 作用：打印线程的名字
     * get()方法调用set()，一个同步方法调用另一个同步方法
     */
    public void get(){
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=> get()");
            set();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void set(){
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=> set()");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

可重入锁（实现原理）

自定义不可重入锁

• 现在我们自己定义一个简单的锁，并且不是可重入锁，我们可以看一下会发生什么

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Data data = new Data();
        // 这里为了截图方便调用3次get()方法
        new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 3; i++) data.get(); }, "A").start();
//        new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 3; i++) data.get(); }, "B").start();
    }
}
class Data{
    MyLock lock = new MyLock();    // 可重入锁

    /**
     * 作用：打印线程的名字
     * get()方法调用set()，一个同步方法调用另一个同步方法
     */
    public void get(){
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=> get()");
            set();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void set(){
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=> set()");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}
// 自定义简单锁
class MyLock{
    private boolean flag = false;   // 使用变量控制该锁是否被占用
    // 加锁
    public synchronized void lock() {
        while (flag){   // 如果是true，那么表示该锁被占用
            try {    
                this.wait();    // 线程等待
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        flag = true;    // 加锁
    }
    // 解锁
    public synchronized void unlock(){
        flag = false;   // 释放锁
        notifyAll();    // 唤醒其他线程
    }

}

发现即便使用单个线程，同样发生了死锁，同一个线程调用get()方法后，无法调用set()方法（也就是无法再次获取该锁），显然我们自定义的锁无法实现重复的调用。所以我们现在定义的锁，也就是不可重入锁。

 

接下来说一下可重入锁的实现原理？

实现原理：通过为每一个锁关联一个请求计数器和一个占用它的线程。当计数器为0，代表该锁没有被占用；当线程请求一个未被占用的锁，那么JVM将记录锁的占用者，并且将请求计数器置为1。

如果同一个线程再次请求该锁，那么计数器会递增+1。

每次占用线程退出同步块，请求计数器会 -1，直到计数器为0才释放锁。

 

修改自定义的锁为可重入锁

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Data data = new Data();
        // 这里为了截图方便调用3次get()方法
        new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 3; i++) data.get(); }, "A").start();
        new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 3; i++) data.get(); }, "B").start();
    }
}
class Data{
    MyLock lock = new MyLock();    // 可重入锁

    /**
     * 作用：打印线程的名字
     * get()方法调用set()，一个同步方法调用另一个同步方法
     */
    public void get(){
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=> get()");
            set();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void set(){
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=> set()");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}
// 自定义简单锁
class MyLock{
    private boolean flag = false;   // 使用变量控制该锁是否被占用
    private int lockCount = 0;  // 关联一个请求计数器
    private Thread thread = null;   // 关联一个占用它的线程
    // 加锁
    public synchronized void lock() {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        while (flag && this.thread != currentThread){   // 如果该锁被占用，并且进入的线程不是当前占用的线程
            try {
                this.wait();    // 线程等待
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 锁没有被占用 或者 锁被占用但是为同一个线程进入
        flag = true;    // 加锁
        lockCount++;    // 请求计数器+1
        this.thread = currentThread;    // 被当前进入的线程占用
    }
    // 解锁
    public synchronized void unlock(){
        if (this.thread == Thread.currentThread()){ // 如果进入的线程是当前占用的线程
            lockCount--;    // 请求计数器 -1
            if (lockCount == 0){    // 如果请求计数器为0
                flag = false;   // 释放锁
                notifyAll();    // 唤醒其他线程
            }
        }
    }

}

synchronized 和 Lock 区别

特征区别

1. synchronized：是Java的关键字，Lock：是Java的类
2. synchronized：适合锁少量的同步代码，而Lock：适合锁大量的同步代码

详细区别

1. synchronized：会自动释放锁，Lock：需要手动释放锁。
2. synchronized：无法判断锁的状态，Lock：可以判断锁的状态（锁有四种状态：无锁，偏向锁，轻量级锁，重量级锁，会根据线程之间的竞争从前到后转换）
3. synchronized：多个线程会等待（比如：线程1（阻塞），线程2（死死等待）），Lock：就不一定会等待，可以通过 lock.tryLock() 尝试获取锁。
4. synchronized：是可重入锁，不可以中断，非公平锁，Lock：也是可重入锁，自由度高，可以判断锁，非公平锁（可以手动设置为公平锁）。