java中的锁
程序员文章站
2024-01-09 18:24:58
...
引言
在java单线程中，并不会出现资源抢夺的现象，但是在多线程并发中，会出现资源抢夺现象。为了避免这种情况需要上锁
分类
可重入锁，又名递归锁
指的是同一线程外层函数获得锁之后，内层递归函数仍然能获取该锁的代码，在同一个线程在外层方法获取锁的时候，在进入内层方法会自动获取锁，也即是说，线程可以进入任何一个它已经拥有的锁所同步着的代码块。
使用synchronized
class Phone{
public void sendSMS() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t invoked sendSMS()");
sendEmail();
}
private void sendEmail() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t ###########invoked sendEmail()");
}
}
public class ReentrantLockDemo {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
new Thread(()->{
phone.sendSMS();
},"t1").start();
new Thread(()->{
phone.sendSMS();
},"t2").start();
}
}
结果
t1 invoked sendSMS() //t1线程在外层方法获取锁的时候
t1 ###########invoked sendEmail() //t1在线程进入内层方法会自动获取锁
t2 invoked sendSMS()
t2 ###########invoked sendEmail()使用ReentrantLock
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
class Phone implements Runnable {
Lock lock = new ReentrantLock();
public void sendSMS() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t invoked sendSMS()");
sendEmail();
}
private void sendEmail() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t ###########invoked sendEmail()");
}
@Override
public void run() {
get();
}
public void get() {
lock.lock();
try{
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t invoked get()");
set();
}catch (Exception e){
}finally {
lock.unlock();
}
}
private void set() {
lock.lock();
try{
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t invoked set()");
}catch (Exception e){
}finally {
lock.unlock();
}
}
}
public class ReentrantLockDemo {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
new Thread(() -> {
phone.sendSMS();
}, "t1").start();
new Thread(() -> {
phone.sendSMS();
}, "t2").start();
//暂停一会线程
try {
TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println();
System.out.println();
System.out.println();
System.out.println();
Thread t3 = new Thread(phone,"t3");
Thread t4 = new Thread(phone,"t4");
t3.start();
t4.start();
}
}
结果
t1 invoked sendSMS()
t1 ###########invoked sendEmail()
t2 invoked sendSMS()
t2 ###########invoked sendEmail()
t3 invoked get()
t3 invoked set()
t4 invoked get()
t4 invoked set()自旋锁
CAS循环比较并交换
是指尝试获取锁的线程不会立即阻塞，而是采用循环的方式去尝试获取锁，这样的好处是减少线程上下文切换的消耗，缺点是循环会消耗CPU
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
public class SpinLockDemo {
AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();
public void myLock() {
Thread thread = Thread.currentThread();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t come in...");
while (!atomicReference.compareAndSet(null, thread)) {
}
}
public void myUnLock() {
Thread thread = Thread.currentThread();
atomicReference.compareAndSet(thread, null);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t invoked myUnLock()");
}
public static void main(String[] args) {
SpinLockDemo spinLockDemo = new SpinLockDemo();
new Thread(() -> {
spinLockDemo.myLock();
//暂停一会线程
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
spinLockDemo.myUnLock();
}, "AA").start();
//暂停一会线程
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(() -> {
spinLockDemo.myLock();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
spinLockDemo.myUnLock();
}, "BB").start();
}
}
结果
AA come in...
BB come in...
AA invoked myUnLock()
BB invoked myUnLock()读写锁
读时共享资源数据，写时独占资源数据
多个线程同时读一个资源类没有任何问题，所以为了满足并发量，读取共享资源应该可以同时进行，但是如果有一个线程想去写共享资源，就不应该再有其它线程可以对该资源进行读或写。
读-读能共存
读-写不能共存
写-写不能共存
没有使用读写锁前
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
class MyCache{
private volatile Map<String,Object> map=new HashMap<>();
public void put(String key, String value) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t 正在写入：" key);
//暂停一会线程
try {
TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
map.put(key,value);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t 写入完成：");
}
public void get(String key) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t 正在读取：");
//暂停一会线程
try {
TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
Object result = map.get(key);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t 读取完成：" result);
}
}
public class ReadWriteDemo {
public static void main(String[] args) {
MyCache myCache = new MyCache();
//创建5个线程,写入资源数据
for(int i=1;i<=5;i ){
final int tempInt = i;
new Thread(()->{
myCache.put(tempInt "",tempInt "");
},String.valueOf(i)).start();
}
//创建5个线程,读取资源数据
for(int i=1;i<=5;i ){
final int tempInt = i;
new Thread(()->{
myCache.get(tempInt "");
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
结果
写时并不满足原子性和独占性，整个过程必须是一个完整的统一体，中间不允许被分割，被打断
5 正在写入：5
1 正在写入：1
3 正在写入：3
2 正在读取：
4 正在写入：4
2 正在写入：2
1 正在读取：
5 正在读取：
3 正在读取：
4 正在读取：
2 写入完成：
5 读取完成：5
5 写入完成：
4 读取完成：null
2 读取完成：null
3 写入完成：
1 读取完成：null
1 写入完成：
3 读取完成：3
4 写入完成：使用读写锁后
使用ReentrantReadWriteLock
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
class MyCache {
private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
//读写锁
private ReentrantReadWriteLock rwlock = new ReentrantReadWriteLock();
public void put(String key, String value) {
rwlock.writeLock().lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t 正在写入：" key);
//暂停一会线程
try {
TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
map.put(key, value);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t 写入完成：");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
rwlock.writeLock().unlock();
}
}
public void get(String key) {
rwlock.readLock().lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t 正在读取：");
//暂停一会线程
try {
TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
Object result = map.get(key);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() "\t 读取完成：" result);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
rwlock.readLock().unlock();
}
}
}
public class ReadWriteDemo {
public static void main(String[] args) {
MyCache myCache = new MyCache();
//创建5个线程,写入资源数据
for (int i = 1; i <= 5; i ) {
final int tempInt = i;
new Thread(() -> {
myCache.put(tempInt "", tempInt "");
}, String.valueOf(i)).start();
}
//创建5个线程,读取资源数据
for (int i = 1; i <= 5; i ) {
final int tempInt = i;
new Thread(() -> {
myCache.get(tempInt "");
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}
结果
4 正在写入：4
4 写入完成：
2 正在写入：2
2 写入完成：
1 正在写入：1
1 写入完成：
3 正在写入：3
3 写入完成：
5 正在写入：5
5 写入完成：
1 正在读取：
4 正在读取：
2 正在读取：
3 正在读取：
5 正在读取：
3 读取完成：3
1 读取完成：1
5 读取完成：5
2 读取完成：2
4 读取完成：4
参考
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