java多线程核心技术——第四章总结
董老师在硅谷 2017-12-19
第一节使用ReentrantLock类
- 1.1使用ReentrantLock实现同步：测试1
- 1.2使用ReentrantLock实现同步：测试2
- 1.3使用Condition实现等待/同步错误用法与解决
- 1.4正确使用Condition实现等待/通知
- 1.5使用多个Condition实现通知部分线程：错误用法
- 1.6使用多个Condition实现通知部分线程：正确用法
- 1.7实现生产者/消费者模式：一对一交替打印
- 1.8实现生产者/消费者模式：多对多打印
- 1.9公平锁与非公平锁
- 1.10方法getHoldCount()、getQueueLength()和getWaitQueueLength()的测试
- 1.11方法hasQueuedThread()、hasQueuedThreads()、hasWaiters()的测试
- 1.12方法isFair()、isHeldByCurrentThread()和isLocked()的测试
- 1.13方法lockInterruptibly()、tryLock()和tryLock(Long timeout, TimeUnit unit)的测试
- 1.14方法awaitUninterruptibly()的使用
- 1.15方法awaitUntil()的使用
- 1.16使用Condition实现顺序执行
1.1使用ReentrantLock实现同步：测试1
使用下面代码获取ReenTrantLock对象lock
private Lock lock = new ReentrantLock();
调用lock.lock()方法可以对代码进行加锁，调用lock.unlock()方法对代码进行解锁。
注：需要进行加锁的代码放在lock()与unlock()方法中。
1.2使用ReentrantLock实现同步：测试2
调用了lock()方法代码的线程会持有“对象监视器”，其他线程只有等待锁被释放时再次争抢，效果跟使用synchronized关键字一样，线程间还是顺序执行的。
1.3使用Condition实现等待/同步错误用法与解决
类ReentrantLock实现等待/同步功能，需要借助于condition对象。
Condition类具有很好的灵活性，可以实现多路通知功能：在一个Lock对象中创建多个Condition（对象监视器）实例，线程对象可以注册在指定的Condition中，从而有选择性地进行线程通知，在调度线程上更灵活。
在使用notify()/notifyAll()方法进行通知时，被通知的线程是由JVM随机选择的，但使用ReentrantLock结合Condition类是可以实现前面介绍过的“选择性通知”，这个功能是常用，且在Condition中是默认的。
通过下面代码获取Condition实例
private Lock lock = new ReentrantLock(); private Condition condition = lock.newCondition();
然后使用condition.await()来进行等待操作。
注：在进行await()前，必须调用lock.lock()来获取监视器对象，否则的话就会爆出异常：java.lang.IllegalMonitorStateException（无监视器异常）。
1.4正确使用Condition实现等待/通知
Object类中的wait()方法相当于Condition类中的await()方法。
Object类中的wait(long timeout)方法相当于Condition类中的await(long time, TimeUnit unit)方法。
Object类中的notify()方法相当于Condition类中的single()方法。
Object类中的notifyAll()方法相当于Condition类中的singleAll()方法。
1.5使用多个Condition实现通知部分线程：错误用法
一个Condition对象可以通过singleAll()方法唤醒所有调用lock.newCondition().await()的线程。
但是若想实现只唤醒部分线程，只能使用多个Condition对象了，这也就是Condition对象可以唤醒部分指定线程，提高程序运行效率。
1.6使用多个Condition实现通知部分线程：正确用法
若想实现Condition对象唤醒部分指定线程。一定要是调用等待的Condition对象与调用唤醒的Condition保持是一个Condition对象。
1.7实现生产者/消费者模式：一对一交替打印
public class Service {
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition = lock.newCondition();
private boolean flag = false;
public void set() {
try {
lock.lock();
while (flag == true) {
condition.await();
}
System.out.println("我是set");
flag = true;
condition.signal();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void get() {
try {
lock.lock();
while (flag == false) {
condition.await();
}
System.out.println("我是get");
flag = false;
condition.signal();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}一个线程调用set()，一个线程调用get()就可以实现一对一交替打印。
1.8实现生产者/消费者模式：多对多打印
service代码还是同1.7，执行时开启多条线程即可，但是会遇到“假死”问题，可以通过将signal()改为signalAll()来解决。
1.9公平锁与非公平锁
锁Lock分为“公平锁”与“非公平锁”。
公平锁：标识线程获取锁的顺序是按照线程加锁的顺序来分配的，即先来先得的FIFO先进先出顺序。
非公平锁：一种线程抢占机制，是随机获取锁的，和公平锁不一样的就是先来的不一定先得到锁，这个方法可能会导致某些线程一直拿不到锁，自然不公平。
创建的方式就是：
private Lock lock = new ReentrantLock(Boolean flag);
flag为true就是公平锁，flag为false就是非公平锁。
1.10方法getHoldCount()、getQueueLength()和getWaitQueueLength()的测试
1）int getHoldCount() 查询当前线程保持此锁定的个数，也就是调用lock()方法的次数。
2）int getQueueLength()返回正等待获取此锁定线程估计数。
比如有5个线程，一个线程先执行await()方法，那么在调用getQueueLength()方法后返回值是4，说明有4个线程同时在等待lock的释放。
3）int getWaitQueueLength(Condition condition)返回等待与此锁定相关的给定条件Condition的线程估计数。
比如有5个线程，每个线程都执行了同一个condition对象的await()方法，则调用getWaitQueueLength()返回的值就是5。
注：以上都是ReentrantLock类的API
1.11方法hasQueuedThread()、hasQueuedThreads()、hasWaiters()的测试
1）boolean hasQueuedThread(Thread thread)查询指定的线程是否正在等待获取此锁定。
2）boolean hasQueuedThreads() 查询是否有线程正在等待获取此锁定。
3）boolean hasWaiters(Condition condition) 查询是否有线程正在等待与此锁定有关的condition条件。
注：以上都是ReentrantLock类的API
1.12方法isFair()、isHeldByCurrentThread()和isLocked()的测试
1）boolean isFair()判断是不是公平锁
2）boolean isHeldByCurrentThread()查询当前线程是否保持此锁定
3）boolean isLocked() 查询此锁定是否由任意线程保持
注：以上都是ReentrantLock类的API
1.13方法lockInterruptibly()、tryLock()和tryLock(Long timeout, TimeUnit unit)的测试
1）void lockInterruptibly()如果当前线程未被中断（不处于中断状态），则获得锁定，如果已经被检测中断（处于中断状态）则出现异常。
爆出java.lang.InterruptedException异常。
2）boolean tryLcok()仅在调用时锁定未被另一个线程保持的情况下，才获得该锁定。
3）boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)如果锁定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，则获得该锁定。
注：以上都是ReentrantLock类的API
1.14方法awaitUninterruptibly()的使用
此方法为condition的方法await()的替代。可以避免在挂起的时候遇到打断状态（interrupt）而爆出异常。
1.15方法awaitUntil()的使用
在指定时间后唤醒自己。参数为long
在线程等待期间也可以被其他线程唤醒。
此方法是condition的API
1.16使用Condition实现顺序执行
就是利用多个Condition实现顺序执行。
public class Main {
volatile private static int flag = 1;
private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
final private static Condition c1 = lock.newCondition();
final private static Condition c2 = lock.newCondition();
final private static Condition c3 = lock.newCondition();
public static void main(String[] args) throws Exception{
Thread threadA = new Thread() {
@Override
public void run() {
try {
lock.lock();
while (flag != 1) {
c1.await();
}
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println("ThreadA" + (i + 1));
}
flag = 2;
c2.signalAll();
}catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
};
Thread threadB = new Thread() {
@Override
public void run() {
try {
lock.lock();
while (flag != 2) {
c2.await();
}
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println("ThreadB" + (i + 1));
}
flag = 3;
c3.signalAll();
}catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
};
Thread threadC = new Thread() {
@Override
public void run() {
try {
lock.lock();
while (flag != 3) {
c3.await();
}
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println("ThreadC" + (i + 1));
}
flag = 1;
c1.signalAll();
}catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
};
Thread[] a = new Thread[5];
Thread[] b = new Thread[5];
Thread[] c = new Thread[5];
for (int i = 0; i < 5; i++) {
a[i] = new Thread(threadA);
b[i] = new Thread(threadB);
c[i] = new Thread(threadC);
a[i].start();
b[i].start();
c[i].start();
}
}
}第二节使用ReentrantReadWriteLock类
- 2.1读读写写
- 2.2写写互斥
- 2.3读写互斥
- 2.4写读互斥
实际上ReentrantLock虽然能够保证实例变量的线程安全性，但是效率比较低。
为了在一些不需要操作实例变量的方法中，使用一些效率较高的锁来实现提升运行效率，即使用ReentrantReadWriteLock读写锁。
读写锁表示有两个锁，一个是读操作相关的锁，也成为共享锁；
另一个是写操作相关的锁，也叫排他锁。
也就是说读锁之间不互斥，读锁与写锁互斥，写锁与写锁互斥。在没有线程进行写操作时，多个进行读操作的线程都可以获取读锁，而进行写入操作的Thread只有在获取写锁后才能进
行写入操作。
注：多个线程可以同时进行读操作，但同一时刻只允许一个Thread进行写入操作。
2.1读读共享
可以通过如下代码获取读写锁
private ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
lock.readLock().lock()
就可以获得读锁，并进行加锁。
lock.readLock().unlock()
释放读锁。
注：读锁是共享锁。
2.2写写互斥
lock.writeLock().lock()
就可以获得写锁，并进行加锁。
lock.writeLock().unlock()
释放写锁。
注：写锁是互斥锁。
2.3读写互斥
2.4写读互斥
读锁与写锁是互斥的，也就是说不管是读锁先加锁还是写锁先加锁，只要两者相遇都是互斥的，必须等待其中一个释放线程后才能够再获得锁。
“读写”、“写读”、“写写”都是互斥的（因为写锁时互斥锁，所以只要出现写锁，就一定是互斥的）
“读读”是共享的，非互斥的。
本章总结：
本章用Lock来替换掉了synchronized关键字。
Lock很重要，重要到什么程度？很多并发包的源码都是通过Lock实现的。学好了Lock，有助于你理解你进一步进阶去看一些并发的源码。
