(三)java线程:线程同步ReentrantLock,condition(await,signal)

标签: java 线程 线程 | 发表时间:2014-08-23 01:19 | 作者:
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(三)线程同步ReentrantLock,condition(await,signal)

一.synchronized和 ReentrantLock 故事

1. 我们前面 (二)java 的线程同步(synchronized ,wait,notify 讲了synchronized的同步方法,java 就是这么神奇,这里又有一个同步的方法!当然,长江后浪推前浪,后者肯定比前者是由优越之处的。

先看看   synchronized  的一些限制: 
     1.1 :无法中断正在等候获取一个锁的线程 
     1.2 :无法通过投票得到一个锁 
     1.3 :释放锁的操作只能与获得锁所在的代码块中进行,无法在别的代码块中释放锁 。

 

  ReentrantLock  实现了  Lock ,它拥有与  synchronized 相同的并发性和内存语义,但是添加了类似 锁投票定时锁等候可中断锁等候的一些特性。此外,它还提供了在激烈争用情况下更佳的性能。

定时锁等候:设置定时等候之后,在这个等候时间内如果没有获得这个锁,这个线程就会自己中断。

可中断锁等候:就是线程等候可以自己中断也可以别人中断。

锁投票:这个不太懂,有懂的大牛给提示一下,我到时引用到博文里面来(会注明作者的)。

 

二. ReentrantLock 的简单用法:

       1.lock() 和unlock():ReentrantLock手动获取和释放锁,一般放在try catch 块中。如下所示

class X {
   private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
   // ...
 
   public void m() {
     lock.lock();  // block until condition holds
     try {
       // ... 同步的代码
     } finally {
       lock.unlock()
     }
   }
 }

 

    2.既然有锁,那多个线程下面的阻塞注明做到呢?这就需要用到Condiction类了,这个类的作用就相当于给ReentrantLock加类似synchronized的wait,notify方法,不过它更强大!它的await可以有条件的等待,比如定时等待等用法,为方便比较,我结合前面synchronized的例子改一下,例子如下所示:

 

package com.hxw.Threads;

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

public class ProducerConsumeGameLock {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		Bucket bucket = new Bucket(); // 构造篮子
		new Thread(new Producer(bucket),"Producer线程").start();
		new Thread(new Consumer(bucket),"Consumer线程").start();
	}

}

final class Consumer implements Runnable {
	private Bucket bucket;

	public Consumer(Bucket bucket) {
		this.bucket = bucket;
	}

	@Override
	public void run() {
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			bucket.get();
		}
	}

}

final class Producer implements Runnable {
	private Bucket bucket;

	public Producer(Bucket bucket) {
		this.bucket = bucket;
	}

	@Override
	public void run() {
		for (int i = 0; i < 10; i++) { // 来回十次交易
			bucket.put((int) (Math.random() * 1000));
		}
	}
}

class Bucket {
	private int packOdBalls;
	private boolean available = false;
	private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
	private Condition noBull = lock.newCondition();
	private Condition fullBull = lock.newCondition();

	public int get() { // 消费者从篮子里面取出球
		lock.lock();
		try {
			while (available == false) { // 如果没有就等着,但是为什么不是if呢?后面会做解析
				System.out.println("消费者:暂时没有球可以消费我就等着...");
				noBull.await(); // wait();
			}
			System.out.println("消费者获得了" + packOdBalls + "个球");
			available = false;
			System.out.println("持有消费线程数: "+lock.getHoldCount());
			fullBull.signal(); // notify();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			lock.unlock();
		}
		// 有的话就取出来
		return packOdBalls;
	}

	public synchronized void put(int packOdBalls) { // 生产者将生产球并放入到篮子里面
		lock.lock();
		try {
			while (available) {
				System.out.println("生产者:既然篮子里面已经有球了我就消费完了再生产吧!");
				fullBull.await(); // wait();
			}
			this.packOdBalls = packOdBalls;
			available = true;
			System.out.println("生产者放进去了" + packOdBalls + "个球");
			noBull.signal(); // notify();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			lock.unlock();
		}

	}

}

 

【运行结果与前面一样,需要看的可以戳文章头的链接】

 

三.ReentrantLock的方法…

  1. public boolean tryLock():

仅在调用时锁未被另一个线程保持的情况下,才获取该锁。 这个方法会完全忽略公平策略,理解trylock的意思就知道了,就是“努力试着去锁”,所以一旦这个锁没有线程持有,他就抢占了!

2. public boolean tryLock(long timeout,TimeUnit unit):

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。 说的详细点如果超出了指定的等待时间,则返回值为 false。如果该锁没有被另一个线程保持,并且立即返回 true 值,则将锁的保持计数设置为 1。如果为了使用公平的排序策略,已经设置此锁,并且其他线程都在等待该锁,则不会 获取一个可用的锁。这与 tryLock() 方法相反。如果想使用一个允许闯入公平锁的定时 tryLock,那么可以将定时形式和不定时形式组合在一起:

if (lock.tryLock() || lock.tryLock(timeout, unit) ) { ... }

注意:有的人可能不理解这两个参数,其实就是前面是数词,后面是量词(SECOND,HOUR等等)

3. public int getHoldCount()查询当前线程保持此锁的次数。

4. public boolean isLocked()查询此锁是否由任意线程保持。

等等还有很多方法,这些查询方法都只能叫 监控方法,因为线程无时无刻不在变化,可能返回这个值的下一纳秒,这个值就变了

5.还有一个构造方法:

public ReentrantLock(boolean fair)

创建一个具有给定公平策略的 ReentrantLock。

 

四.Condition方法一览…

1.await():

让当前线程一直处于等待状态,直到唤醒或中断。 需要注意的是,这里说的是当前线程,这个“当前”指的是这个await所属Condition对象的线程创建者,这一点从上面的源码也可以看出(我们每个线程都new了一个Condition)。

对于唤醒,这里有个虚假唤醒,虚假唤醒也会引起当前线程唤醒,我们后面来讨论

2. boolean await(long time,TimeUnit unit)

让当前线程在指定时间内一直处于等待状态,直到被唤醒或中断。

3. void signal() 唤醒一个等待线程。这个与notify功能类似

4. void signalAll() 唤醒所有等待线程。这个与notifyAll功能类似

 

五.虚假唤醒

虚假唤醒简而言之就是一个signal()可能唤醒了多个线程,前面代码第60行左右提到过。当然这个概率是很低的,你会发现,你把while改成if也是可以运行的。但是我们也要避免这种情况,所以我们就改成了while,while()不仅仅在等待条件变量前检查条件变量,实际上在等待条件变量后也检查条件变量。

 

这样对condition进行多做一次判断,即可避免“虚假唤醒”.



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