之前已经说道,JVM提供了synchronized关键字来实现对变量的同步访问以及用wait和notify来实现线程间通信。在jdk1.5以后,JAVA提供了Lock类来实现和synchronized一样的功能,并且还提供了Condition来显示线程间通信。
Lock类是Java类来提供的功能,丰富的api使得Lock类的同步功能比synchronized的同步更强大。

1、Lock类

Lock类实际上是一个接口,我们在实例化的时候实际上是实例化实现了该接口的类Lock lock = new ReentrantLock();。用synchronized的时候,synchronized可以修饰方法,或者对一段代码块进行同步处理。

前面讲过,针对需要同步处理的代码设置对象监视器,比整个方法用synchronized修饰要好。Lock类的用法也是这样,通过Lock对象lock,用lock.lock来加锁,用lock.unlock来释放锁。在两者中间放置需要同步处理的代码。

具体的例子如下:

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public class MyConditionService {

private Lock lock = new ReentrantLock();
public void testMethod(){
lock.lock();
for (int i = 0 ;i < 5;i++){
System.out.println("ThreadName = " + Thread.currentThread().getName() + (" " + (i + 1)));
}
lock.unlock();
}
}

测试的代码如下:

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MyConditionService service = new MyConditionService();
new Thread(service::testMethod).start();
new Thread(service::testMethod).start();
new Thread(service::testMethod).start();
new Thread(service::testMethod).start();
new Thread(service::testMethod).start();

Thread.sleep(1000 * 5);

结果太长就不放出来,具体可以看我源码。总之,就是每个线程的打印1-5都是同步进行,顺序没有乱。

通过下面的例子,可以看出Lock对象加锁的时候也是一个对象锁,持续对象监视器的线程才能执行同步代码,其他线程只能等待该线程释放对象监视器。

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public class MyConditionMoreService {

private Lock lock = new ReentrantLock();
public void methodA(){
try{
lock.lock();
System.out.println("methodA begin ThreadName=" + Thread.currentThread().getName() +
" time=" + System.currentTimeMillis());
Thread.sleep(1000 * 5);

System.out.println("methodA end ThreadName=" + Thread.currentThread().getName() +
" time=" + System.currentTimeMillis());
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}

public void methodB(){
try{
lock.lock();
System.out.println("methodB begin ThreadName=" + Thread.currentThread().getName() +
" time=" + System.currentTimeMillis());
Thread.sleep(1000 * 5);

System.out.println("methodB end ThreadName=" + Thread.currentThread().getName() +
" time=" + System.currentTimeMillis());
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
}

测试代码如下:

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public void testMethod() throws Exception {
MyConditionMoreService service = new MyConditionMoreService();
ThreadA a = new ThreadA(service);
a.setName("A");
a.start();

ThreadA aa = new ThreadA(service);
aa.setName("AA");
aa.start();

ThreadB b = new ThreadB(service);
b.setName("B");
b.start();

ThreadB bb = new ThreadB(service);
bb.setName("BB");
bb.start();

Thread.sleep(1000 * 30);
}

public class ThreadA extends Thread{

private MyConditionMoreService service;

public ThreadA(MyConditionMoreService service){
this.service = service;
}

@Override
public void run() {
service.methodA();
}
}

public class ThreadB extends Thread{

private MyConditionMoreService service;

public ThreadB(MyConditionMoreService service){
this.service = service;
}

@Override
public void run() {
super.run();
service.methodB();
}
}

结果如下:

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methodA begin ThreadName=A time=1485590913520
methodA end ThreadName=A time=1485590918522
methodA begin ThreadName=AA time=1485590918522
methodA end ThreadName=AA time=1485590923525
methodB begin ThreadName=B time=1485590923525
methodB end ThreadName=B time=1485590928528
methodB begin ThreadName=BB time=1485590928529
methodB end ThreadName=BB time=1485590933533

可以看出Lock类加锁确实是对象锁。针对同一个lock对象执行的lock.lock是获得对象监视器的线程才能执行同步代码 其他线程都要等待。

在这个例子中,加锁,和释放锁都是在try-finally。这样的好处是在任何异常发生的情况下,都能保障锁的释放。

2、Lock类其他功能

如果Lock类只有lock和unlock方法也太简单了,Lock类提供了丰富的加锁的方法和对加锁的情况判断。主要有:

  • 实现锁的公平
  • 获取当前线程调用lock的次数,也就是获取当前线程锁定的个数
  • 获取等待锁的线程数
  • 查询指定的线程是否等待获取此锁定
  • 查询是否有线程等待获取此锁定
  • 查询当前线程是否持有锁定
  • 判断一个锁是不是被线程持有
  • 加锁时如果中断则不加锁,进入异常处理
  • 尝试加锁,如果该锁未被其他线程持有的情况下成功

实现公平锁

在实例化锁对象的时候,构造方法有2个,一个是无参构造方法,一个是传入一个boolean变量的构造方法。当传入值为true的时候,该锁为公平锁。默认不传参数是非公平锁。

公平锁:按照线程加锁的顺序来获取锁
非公平锁:随机竞争来得到锁
此外,JAVA还提供isFair()来判断一个锁是不是公平锁。

获取当前线程锁定的个数

Java提供了getHoldCount()方法来获取当前线程的锁定个数。所谓锁定个数就是当前线程调用lock方法的次数。一般一个方法只会调用一个lock方法,但是有可能在同步代码中还有调用了别的方法,那个方法内部有同步代码。这样,getHoldCount()返回值就是大于1。

下面的方法用来判断等待锁的情况

获取等待锁的线程数

Java提供了getQueueLength()方法来得到等待锁释放的线程的个数。

查询指定的线程是否等待获取此锁定

Java提供了hasQueuedThread(Thread thread)查询该Thread是否等待该lock对象的释放。

查询是否有线程等待获取此锁定

同样,Java提供了一个简单判断是否有线程在等待锁释放即hasQueuedThreads()。

下面的方法用来判断持有锁的情况

查询当前线程是否持有锁定

Java不仅提供了判断是否有线程在等待锁释放的方法,还提供了是否当前线程持有锁即isHeldByCurrentThread(),判断当前线程是否有此锁定。

判断一个锁是不是被线程持有

同样,Java提供了简单判断一个锁是不是被一个线程持有,即isLocked()

下面的方法用来实现多种方式加锁

加锁时如果中断则不加锁,进入异常处理

Lock类提供了多种选择的加锁方法,lockInterruptibly()也可以实现加锁,但是当线程被中断的时候,就会加锁失败,进行异常处理阶段。一般这种情况出现在该线程已经被打上interrupted的标记了。

尝试加锁,如果该锁未被其他线程持有的情况下成功

Java提供了tryLock()方法来进行尝试加锁,只有该锁未被其他线程持有的基础上,才会成功加锁。

上面介绍了Lock类来实现代码的同步处理,下面介绍Condition类来实现wait/notify机制。

3、参考

Java多线程基础——Lock类

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