多线程并发编程之显示锁ReentrantLock和读写锁

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在Java5.0之前,只有synchronized(内置锁)和volatile. Java5.0后引入了显示锁ReentrantLock.

ReentrantLock概况

ReentrantLock是可重入的锁,它不同于内置锁, 它在每次使用都需要显示的加锁和解锁, 而且提供了更高级的特性:公平锁, 定时锁, 有条件锁, 可轮询锁, 可中断锁. 可以有效避免死锁的活跃性问题.ReentrantLock实现了

Lock接口:

public interface Lock {
//阻塞直到获得锁或者中断
void lock(); //阻塞直到获得锁或者中断抛异常
void lockInterruptibly() throws InterruptedException; //只有锁可用时才获得,否则直接返回
boolean tryLock(); //只有锁在指定时间内可用时才获得,否则直接返回,中断时抛异常
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException; void unlock(); //返回一个绑定在这个锁上的条件
Condition newCondition();
}

Lock使用

Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try{
//更新对象状态
}finally{
//这里注意,一定要有finally代码块去解锁
//否则容易造成死锁等活跃性问题
lock.unlock();
}

ReentrantLock特性

轮询锁的和定时锁

可轮询和可定时的锁请求是通过tryLock()方法实现的,和无条件获取锁不一样. ReentrantLock可以有灵活的容错机制.死锁的很多情况是由于顺序锁引起的, 不同线程在试图获得锁的时候阻塞,并且不释放自己已经持有的锁, 最后造成死锁. tryLock()方法在试图获得锁的时候,如果该锁已经被其它线程持有,则按照设置方式立刻返回,而不是一直阻塞等下去,同时在返回后释放自己持有的锁.可以根据返回的结果进行重试或者取消,进而避免死锁的发生.

公平性

ReentrantLock构造函数中提供公平性锁和非公平锁（默认）两种选择。所谓公平锁，线程将按照他们发出请求的顺序来获取锁，不允许插队；但在非公平锁上，则允许插队：当一个线程发生获取锁的请求的时刻，如果这个锁是可用的，那这个线程将跳过所在队列里等待线程并获得锁。我们一般希望所有锁是非公平的。因为当执行加锁操作时，公平性将讲由于线程挂起和恢复线程时开销而极大的降低性能。考虑这么一种情况：A线程持有锁，B线程请求这个锁，因此B线程被挂起；A线程释放这个锁时，B线程将被唤醒，因此再次尝试获取锁；与此同时，C线程也请求获取这个锁，那么C线程很可能在B线程被完全唤醒之前获得、使用以及释放这个锁。这是种双赢的局面，B获取锁的时刻（B被唤醒后才能获取锁）并没有推迟，C更早地获取了锁，并且吞吐量也获得了提高。在大多数情况下，非公平锁的性能要高于公平锁的性能。

可中断获锁获取操作

lockInterruptibly方法能够在获取锁的同时保持对中断的响应，因此无需创建其它类型的不可中断阻塞操作。

读写锁ReadWriteLock

ReentrantLock是一种标准的互斥锁，每次最多只有一个线程能持有锁。读写锁不一样，暴露了两个Lock对象，其中一个用于读操作，而另外一个用于写操作。

public interface ReadWriteLock {
/**
* Returns the lock used for reading.
*
* @return the lock used for reading.
*/
Lock readLock(); /**
* Returns the lock used for writing.
*
* @return the lock used for writing.
*/
Lock writeLock();
}

可选择实现：

释放优先
读线程插队
重入性
降级
升级

ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口，构造器提供了公平锁和非公平锁两种创建方式。读写锁适用于读多写少的情况，可以实现更好的并发性。

示例

public class ReadWriteMap<K, V> {
private Map<K, V> map;
private final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(); private final Lock readLock = lock.readLock();
private final Lock writeLock = lock.writeLock(); public ReadWriteMap(Map<K, V> map) {
this.map = map;
} public V get(K key) {
readLock.lock();
try {
return map.get(key);
} finally {
readLock.unlock();
}
} public void put(K key, V value) {
writeLock.lock();
try {
map.put(key, value);
} finally {
writeLock.unlock();
}
}
}