Java ReentrantLock可重入锁 Java并发编程之ReentrantLock可重入锁的实例代码

时间:2021-02-06 Java硬件工程师人气:0

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目录 1.ReentrantLock可重入锁概述2.可重入3.可打断4.锁超时5.公平锁6.条件变量 Condition

1.ReentrantLock可重入锁概述

相对于 synchronized 它具备如下特点
可中断
synchronized锁加上去不能中断，a线程应用锁，b线程不能取消掉它
可以设置超时时间
synchronized它去获取锁时，如果对方持有锁，那么它就会进入entryList一直等待下去。而可重入锁可以设置超时时间，规定时间内如果获取不到锁，就放弃锁
可以设置为公平锁
防止线程饥饿的情况，即先到先得。如果争抢的人比较多，则可能会发生永远都得不到锁

支持多个条件变量多个waitset（不支持条件一的去a不支持条件二的去b）
synchronized只支持同一个waitset.
与 synchronized 一样，都支持可重入

基本语法

// 获取锁
reentrantLock.lock();
try {
 // 临界区
} finally {
 // 释放锁
 reentrantLock.unlock();
}

synchronized是在关键字的级别来保护临界区，而reentrantLock是在对象的级别保护临界区。临界区即访问共享资源的那段代码。finally中表明不管将来是否出现异常，都会释放锁，释放锁即调用unlock方法。否则无法释放锁，其它线程就永远也获取不了锁。

2.可重入

可重入是指同一个线程如果首次获得了这把锁，那么因为它是这把锁的拥有者，因此有权利再次获取这把锁
如果是不可重入锁，那么第二次获得锁时，自己也会被锁挡住
ReentrantLock和synchronized都是可重入锁。

public class TestReentranLock1 {
 static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
 public static void main(String[] args) {
  method1();
 }
 public static void method1() {
  lock.lock();
  try {
   System.out.println("execute method1");
   method2();
  } finally {
   lock.unlock();
  }
 }
 public static void method2() {
  lock.lock();
  try {
   System.out.println("execute method2");
   method3();
  } finally {
   lock.unlock();
  }
 }
 public static void method3() {
  lock.lock();
  try {
   System.out.println("execute method3");
  } finally {
   lock.unlock();
  }
 }
}

execute method1
execute method2
execute method3

3.可打断

可打断是指在等待锁的过程中，其它线程可以用interrupt方法终止我的等待。synchronized锁是不可打断的。
我们要想在等锁的过程中被打断，就要使用lockInterruptibly()方法对lock对象加锁，而不是lock()方法

public class TestReentranLock2 {
 public static void main(String[] args) {
  ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
  Thread t1 = new Thread(() -> {
   try {
    //如果没有竞争，此方法就会获取lock对象的锁
    //如果有竞争，就进入阻塞队列等待，可以被其它线程用interrupt打断
    System.out.println("尝试获得锁");
    lock.lockInterruptibly();
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    System.out.println("等锁的过程中被打断");
    return;
   }
   try {
    System.out.println("t1获得了锁");
   } finally {
    lock.unlock();
   }
  }, "t1");
  lock.lock();
  System.out.println("主线程获得了锁");
  t1.start();
  try {
   try {
    sleep(1);
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
   t1.interrupt();
   System.out.println("执行打断t1");
  } finally {
   lock.unlock();
  }
 }
}

主线程获得了锁
尝试获得锁
执行打断t1
等锁的过程中被打断
java.lang.InterruptedException
	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.doAcquireInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:898)
	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:1222)
	at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.lockInterruptibly(ReentrantLock.java:335)
	at cn.yj.jvm.TestReentranLock2.lambda$main$0(TestReentranLock2.java:15)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

注意如果是不可中断模式，那么即使使用了 interrupt 也不会让等待中断，即不是。即使用lock()方法。
这种方式可以避免死锁情况的发生，避免无休止的等待。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Thread t1 = new Thread(() -> {
 System.out.println("启动...");
 lock.lock();
 try {
  System.out.println("获得了锁");
 } finally {
  lock.unlock();
 }
}, "t1");
lock.lock();
System.out.println("获得了锁");
t1.start();
try {
 sleep(1);
 t1.interrupt();
 System.out.println("执行打断");
 sleep(1);
} finally {
 System.out.println("释放了锁");
 lock.unlock();
}

4.锁超时

ReentranLock支持可打断，其实就是为了避免死等，这样就可以减少死锁的发生。实际上可打断这种方式属于一种被动的避免死等，是由其它线程interrupt来打断。
而锁超时是主动的方式避免死等的手段。
获取锁用tryLock()方法，即尝试获得锁，如果成功了，它就获得锁，如果失败了，它就可以不去进入阻塞队列等待，它就会返回false，表示没有获得锁。

立刻失败

public static void main(String[] args) {
  ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
  Thread t1 = new Thread(() -> {
   System.out.println("启动...");
   if (!lock.tryLock()) {
    System.out.println("获取不到锁，立刻失败，返回");
    return;
   }
   try {
    System.out.println("获得了锁");
   } finally {
    lock.unlock();
   }
  }, "t1");
  lock.lock();
  System.out.println("获得了锁");
  t1.start();
  try {
   try {
    sleep(500);
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
  } finally {
   lock.unlock();
  }
}

获得了锁
启动...
获取不到锁，立刻失败，返回

超时失败
lock.tryLock(1,TimeUnit.SECONDS)表示尝试等待1s，如果主线程不释放锁，那么它就会返回false，如果释放了锁，那么它就会返回true.tryLock也支持被打断，被打断时报异常。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Thread t1 = new Thread(() -> {
 log.debug("启动...");
 try {
  if (!lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
   log.debug("获取等待 1s 后失败，返回");
   return;
  }
 } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
 }
 try {
  log.debug("获得了锁");
 } finally {
  lock.unlock();
 }
}, "t1");
lock.lock();
log.debug("获得了锁");
t1.start();
try {
 sleep(2);
} finally {
 lock.unlock();
}

输出

18:19:40.537 [main] c.TestTimeout - 获得了锁
18:19:40.544 [t1] c.TestTimeout - 启动...
18:19:41.547 [t1] c.TestTimeout - 获取等待 1s 后失败，返回

5.公平锁

对于synchronized来说，它是不公平的锁。当一个线程持有锁，其他线程就会进入阻塞队列等待，当锁的持有者释放锁的时候，这些线程就会一拥而上，谁先抢到，谁就成为monitor的主人，而不会按照先来先得的规则。

ReentrantLock 默认是不公平的
ReentrantLock有一个带参构造方法。默认是非公平的。

 public ReentrantLock(boolean fair) {
  sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}

我们可以通过布尔值改成真，来保证它的公平性。即将来阻塞队列里的线程，争抢锁的时候会按照进入阻塞队列的顺序执行，先到先得。

6.条件变量 Condition

synchronized 中也有条件变量，就是我们讲原理时那个 waitSet 休息室，当条件不满足时进入 waitSet 等待

ReentrantLock 的条件变量比 synchronized 强大之处在于，它是支持多个条件变量的，这就好比

synchronized 是那些不满足条件的线程都在一间休息室等消息
而 ReentrantLock 支持多间休息室，有专门等烟的休息室、专门等早餐的休息室、唤醒时也是按休息室来唤醒

使用要点：

await 前需要获得锁
await 执行后，会释放锁，进入 conditionObject 等待
await 的线程被唤醒（或打断、或超时）取重新竞争 lock 锁
竞争 lock 锁成功后，从 await 后继续执行
signal 相当于 notify，signalAll 相当于 notifyAll

static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
static Condition waitCigaretteQueue = lock.newCondition();
static Condition waitbreakfastQueue = lock.newCondition();
static volatile boolean hasCigrette = false;
static volatile boolean hasBreakfast = false;
public static void main(String[] args) {
 new Thread(() -> {
  try {
   lock.lock();
   while (!hasCigrette) {
    try {
     waitCigaretteQueue.await();
    } catch (InterruptedException e) {
     e.printStackTrace();
    }
   }
   log.debug("等到了它的烟");
  } finally {
   lock.unlock();
  }
 }).start();
 new Thread(() -> {
  try {
   lock.lock();
   while (!hasBreakfast) {
    try {
     waitbreakfastQueue.await();
    } catch (InterruptedException e) {
     e.printStackTrace();
    }
   }
   log.debug("等到了它的早餐");
  } finally {
   lock.unlock();
  }
 }).start();
 sleep(1);
 sendBreakfast();
 sleep(1);
 sendCigarette();
}
private static void sendCigarette() {
 lock.lock();
 try {
  log.debug("送烟来了");
  hasCigrette = true;
  waitCigaretteQueue.signal();
 } finally {
  lock.unlock();
 }
}
private static void sendBreakfast() {
 lock.lock();
 try {
  log.debug("送早餐来了");
  hasBreakfast = true;
  waitbreakfastQueue.signal();
 } finally {
  lock.unlock();
 }
}

输出

18:52:27.680 [main] c.TestCondition - 送早餐来了
18:52:27.682 [Thread-1] c.TestCondition - 等到了它的早餐
18:52:28.683 [main] c.TestCondition - 送烟来了
18:52:28.683 [Thread-0] c.TestCondition - 等到了它的烟

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