【Java并發(fā)】顯式鎖

Lock與ReentrantLock

ReentrantLock實現(xiàn)了Lock接口,并提供了與synchronized相同的互斥性和內(nèi)存可見性伸眶,在獲取ReentrantLock時纱皆,有著與同步代碼塊相同的內(nèi)存語義猴贰,在釋放ReentrantLock時揭绑,有著與退出同步代碼塊相同的內(nèi)存語義坦报。此外上煤,與synchronized一樣休玩,ReentrantLock提供了可重入的加鎖語義。
兩者比較:
1 顯式鎖提供定時的鎖等待劫狠、可中斷的鎖等待拴疤、公平性,以及非塊結(jié)構(gòu)的加鎖独泞。性能提升呐矾;
2 內(nèi)置鎖更簡潔,使用風(fēng)險更低懦砂,顯式鎖需要顯式的調(diào)用方法釋放鎖蜒犯。
3 未來性能可能持續(xù)提升的是內(nèi)置鎖,因為內(nèi)置鎖是JVM的內(nèi)置屬性荞膘,它能執(zhí)行一些優(yōu)化罚随。
4 Lock無法像內(nèi)置鎖那樣自動釋放,需要顯式釋放鎖羽资,增加了開發(fā)應(yīng)用的風(fēng)險淘菩。

public interface Lock
{
    //獲取鎖
    void lock();
    //如果當(dāng)前線程未被中斷,則獲取鎖
    void lockInterruptibly() throws 
InterruptedException;
    //如果鎖可用屠升,則獲取鎖潮改,并立即返回值 true。如果鎖不可用腹暖,則此方法將立即返回值 false汇在。
    boolean tryLock();
    //如果鎖在給定的等待時間內(nèi)空閑,并且當(dāng)前線程未被中斷脏答,則獲取鎖
    boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;
    //釋放鎖
    void unlock();
    //返回綁定到此Lock實例的新Condition實例
    Condition newCondition();  
}

示例一:使用ReentantLock保護對象狀態(tài)的典型用法:

Lock lock = new ReentrantLock();
...
lock.lock();
try
{
    //更新對象狀態(tài)
    //捕獲異常趾疚,并在必要時恢復(fù)不變性條件
}
finally
{
    //必須在finally中顯式的釋放鎖
    lock.unlock();
}

示例二:通過tryLock來避免順序死鎖:

private void transfer(Account fromAccount, Account toAccount, int transferAmount, long deadTime)
            {
                long starttime = System.currentTimeMillis();
                while(true)
                {
                    //嘗試獲取鎖缨历,如果失敗,則循環(huán)嘗試糙麦,直到獲取鎖或者超時
                    if(fromAccount.getLock().tryLock()) 
                    {
                        try
                        {
                            if(toAccount.getLock().tryLock())   
                            {
                                try
                                {
                                    fromAccount.withDraw(transferAmount);
                                    toAccount.deposit(transferAmount);
                                    count++;
                                    //System.out.println("run count = " + count);
                                }
                                finally
                                {
                                    fromAccount.getLock().unlock();
                                }
                            }
                        }
                        finally
                        {
                            fromAccount.getLock().unlock();
                        }
                    }
                    try 
                    {
                        Thread.sleep(1000);
                    }
                    catch (InterruptedException e) 
                    {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    };
                    if((System.currentTimeMillis() - starttime) < deadTime)
                    {
                        return;
                    }
                }
            }

定時鎖與輪詢鎖的鎖獲取模式是由tryLock實現(xiàn)的辛孵。與內(nèi)置鎖相比,使用tryLock如果不能獲取需要的鎖赡磅,可以使用可定時的或可輪詢的鎖獲取方式魄缚,從而重新獲得控制權(quán),它會釋放已經(jīng)獲得的鎖焚廊,然后重新嘗試獲取所有鎖(或者至少會記錄失敗日志冶匹,或采取其他措施)。
示例三:可中斷的鎖獲取方式lockInterruptibly:

//todo

lockInterruptibly方法能夠在獲得鎖的同時保持對中斷的響應(yīng)咆瘟。
僅當(dāng)內(nèi)置鎖不能滿足要求時嚼隘,才應(yīng)該考慮使用ReentrantLock的一些高級功能,包括:可定時的袒餐、可輪詢的與可中斷的鎖獲取操作飞蛹,公平隊列,以及非塊結(jié)構(gòu)的鎖灸眼。否則卧檐,還是應(yīng)該優(yōu)先使用synchronized。

公平鎖

ReentrantLock構(gòu)造函數(shù)提供了兩種公平性選擇:非公平鎖(默認(rèn))或者公平鎖焰宣。
公平鎖:線程將按照它們發(fā)出請求的順序來獲得鎖霉囚;
非公平鎖:允許“插隊”,如果在發(fā)出請求的同時匕积,該鎖的狀態(tài)變?yōu)榭捎糜蓿敲催@個線程將跳過隊列中所有的等待線程并獲得這個鎖。只有當(dāng)鎖被某個線程持有時闪唆,新發(fā)出請求的線程才會被放入隊列暖呕;

大多數(shù)情況下,非公平鎖的性能高于公平鎖:
1 公平鎖由于在掛起線程和恢復(fù)線程時的開銷而極大的降低性能苞氮;
2 恢復(fù)一個掛起的線程與該線程真正開始運行之間存在嚴(yán)重的延遲湾揽;
當(dāng)持有鎖的時間相對較長,或者請求鎖的平均時間間隔較長笼吟,那么應(yīng)該使用公平鎖库物。

讀寫鎖

ReentrantLock的互斥規(guī)則過于強硬〈铮可通過讀寫鎖進行優(yōu)化戚揭。
一個資源可以被多個讀操作訪問,或者被一個寫操作訪問撵枢,但兩者不能同時進行民晒。
接口:ReadWriteLock
實現(xiàn)類:ReentrantReadWriteLock

public interface ReadWriteLock
{
    Lock readLock();
    Lock writeLock();
}
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