java中的ReetrantLock與鎖作用

本篇內(nèi)容介紹了“java中的ReetrantLock與鎖作用”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過(guò)程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來(lái)就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

java主要分兩類鎖，一種是synchronized關(guān)鍵字修飾的鎖，另一種是J.U.C.提供的鎖。J.U.C里核心鎖就是ReentrantLock

ReentrantLock（可重入鎖）和synchronized區(qū)別

• 可重入性

• 鎖的實(shí)現(xiàn)，synchronized關(guān)鍵字是依賴于JVM實(shí)現(xiàn)的，而ReentrantLock是JDK實(shí)現(xiàn)的，這兩個(gè)有什么區(qū)別？說(shuō)白了就類似于操作系統(tǒng)來(lái)控制實(shí)現(xiàn)和用戶自己敲代碼實(shí)現(xiàn)的區(qū)別。synchronized實(shí)現(xiàn)依賴于JVM，很難查到源碼，而ReentrantLock可以通過(guò)閱讀源碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。

• 性能區(qū)別，自從synchronized引入偏向鎖、輕量級(jí)鎖（自旋鎖）之后性能差不多，官方建議使用synchronized。

• 功能區(qū)別，synchronized使用更方便，由編譯器保證加鎖與釋放，而ReentrantLock需要手動(dòng)聲明加鎖與釋放鎖。

ReentrantLock獨(dú)有的功能：

• 可指定公平鎖還是非公平鎖，而synchronized只能是非公平鎖。公平鎖：先等待的線程先獲得鎖。

• 提供了一個(gè)Condition類，可以分組喚醒需要喚醒的線程。而不是像synchronized，隨機(jī)

• 提供了一種能夠中斷等待鎖的線程的機(jī)制，lock.lockInterruptibly()。ReentrantLock是一種自旋鎖，通過(guò)循環(huán)調(diào)用CAS操作來(lái)實(shí)現(xiàn)加鎖，性能比較好也是因?yàn)楸苊饬耸咕€程進(jìn)入內(nèi)核態(tài)的阻塞狀態(tài)，想盡辦法避免線程進(jìn)入內(nèi)核的阻塞狀態(tài)，是我們分析和理解鎖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵鑰匙

使用場(chǎng)景

如果需要ReentrantLock獨(dú)有的功能時(shí)可以使用ReentrantLock。其他情況下可以根據(jù)性能來(lái)選擇使用ReentrantLock還是synchronized。

synchronized能做的事情ReentrantLock都能做，而ReentrantLock能做的synchronize卻不一定能做，性能方面ReentrantLock也不必synchronize差。那么我們要不要拋棄synchronize？當(dāng)然是否定的，java.util.current.lock下的類一般用于高級(jí)用戶和高級(jí)情況的工具，一般來(lái)說(shuō)除非對(duì)lock的某個(gè)高級(jí)特性有明確的需要或者有明確的證據(jù)標(biāo)明在特定的情況下，同步已經(jīng)成為可伸縮性的瓶頸的時(shí)候，否則建議繼續(xù)使用synchronized。

即使對(duì)于這些高級(jí)的鎖定類來(lái)說(shuō)，synchronized仍然有一些優(yōu)勢(shì)，比如在使用synchronized時(shí)候不可能忘記釋放鎖，在退出synchronize塊時(shí)，jvm會(huì)為你做這些事情，否則一旦忘記釋放鎖而產(chǎn)生死鎖很難查出原因，因此不建議初級(jí)開發(fā)人員使用lock。

另外當(dāng)jvm用synchronized來(lái)管理鎖定請(qǐng)求和釋放時(shí)，jvm在生成線程轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)，能夠包括鎖定信息，這些對(duì)調(diào)試非常有價(jià)值，因?yàn)樗麄兡軜?biāo)識(shí)死鎖或者其他異常行為的來(lái)源。而lock類只是一個(gè)普通的類，jvm不知道具體哪個(gè)線程擁有l(wèi)ock對(duì)象，而且?guī)缀趺總€(gè)開發(fā)人員都熟悉synchronized，可以在jvm的所有版本中工作，在大部分使用場(chǎng)景下都可以使用synchronized來(lái)實(shí)現(xiàn)。 

@Slf4j
public class LockExample2 {

    // 請(qǐng)求總數(shù)
    public static int clientTotal = 5000;

    // 同時(shí)并發(fā)執(zhí)行的線程數(shù)
    public static int threadTotal = 200;

    public static int count = 0;

    private final static Lock lock = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //線程池
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        //定義信號(hào)量
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        //定義計(jì)數(shù)器
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
        for(int i = 0; i < clientTotal; i++) {
            executorService.execute(() ->{
                try {
                    semaphore.acquire();
                    add();
                    semaphore.release();
                } catch (InterruptedException e) {

                    log.error("exception", e);
                }
                countDownLatch.countDown();

            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("count:{}", count);
    }

    public static void add() {
        lock.lock();
        try{
            count++;
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }

}

ReentrantReadWriteLock

@Slf4j
public class LockExample3 {

    private final Map<String, Data> map = new TreeMap<>();
    private final ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
    private final Lock readLock = lock.readLock();
    private final Lock writeLock = lock.writeLock();

    public Data get (String key){
        readLock.lock();
        try{
            return map.get(key);
        } finally {
            readLock.unlock();
        }
    }
    public Set<String> getAllKeys() {
        readLock.lock();
        try{
            return map.keySet();
        }finally {
            readLock.unlock();
        }
    }
    public Data put(String key, Data value) {
        writeLock.lock();
        try {
            return map.put(key, value);
        }finally {
            writeLock.unlock();
        }
    }
    class Data {

    }

}

write.lock()保證在沒有讀鎖的時(shí)候才進(jìn)行寫入操作，對(duì)數(shù)據(jù)同步做的更多一些，使用悲觀讀取，也就是說(shuō)如果有寫入鎖時(shí)，堅(jiān)決不允許有讀鎖還保持著，保證了在寫的時(shí)候其他事情已經(jīng)做完了。這樣就會(huì)有一個(gè)問(wèn)題，在讀取情況較多而寫入很少的時(shí)候，調(diào)用上面例子中的put方法就會(huì)遭遇饑餓（寫鎖一直想執(zhí)行，但是讀鎖一直在，導(dǎo)致寫鎖永遠(yuǎn)無(wú)法執(zhí)行，一直在等待）

StampedLock

stampedLock控制鎖有三種模式，分別是寫、讀、樂觀讀。StampedLock由版本和模式兩個(gè)模塊組成，返回一個(gè)數(shù)字(票據(jù)stamp)，用相應(yīng)的鎖狀態(tài)來(lái)表示并控制相應(yīng)的訪問(wèn)，數(shù)字0表示沒有寫鎖被訪問(wèn)。讀鎖分為樂觀鎖和悲觀鎖，樂觀鎖是當(dāng)讀的情況很多，寫的情況很少，可以認(rèn)為讀寫同時(shí)發(fā)生的幾率很小，因此不悲觀的使用完全悲觀的鎖定，程序可以讀取數(shù)據(jù)之后是否得到寫入執(zhí)行的變更，再采取后續(xù)的措施，這一個(gè)小小的改進(jìn)，可以大幅度提高程序的吞吐量。

@Slf4j
public class LockExample4 {

    // 請(qǐng)求總數(shù)
    public static int clientTotal = 5000;

    // 同時(shí)并發(fā)執(zhí)行的線程數(shù)
    public static int threadTotal = 200;

    public static int count = 0;

    private final static StampedLock lock = new StampedLock();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //線程池
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        //定義信號(hào)量
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        //定義計(jì)數(shù)器
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
        for(int i = 0; i < clientTotal; i++) {
            executorService.execute(() ->{
                try {
                    semaphore.acquire();
                    add();
                    semaphore.release();
                } catch (InterruptedException e) {

                    log.error("exception", e);
                }
                countDownLatch.countDown();

            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("count:{}", count);
    }

    public static void add() {
        long stamp = lock.writeLock();
        try{
            count++;
        }finally {
            lock.unlock(stamp);
        }
    }

}

總結(jié)

synchronized：是在jvm層面實(shí)現(xiàn)的，不但可以通過(guò)一些監(jiān)控工具監(jiān)控synchronized的鎖定，而且在代碼執(zhí)行時(shí)出現(xiàn)異常JVM也可以釋放鎖定，jvm會(huì)自動(dòng)加鎖與解鎖。

ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、StampedLock：都是對(duì)象層面的鎖定，要保證鎖一定會(huì)被釋放，一定要把unlock操作放在finally中才安全一些。StampedLock對(duì)吞度量有巨大的改進(jìn)，特別是在讀線程很多的場(chǎng)景下。

那么我們?cè)撊绾芜x擇使用哪個(gè)鎖？

1. 當(dāng)只有少量的競(jìng)爭(zhēng)者時(shí)，synchronized是一個(gè)很好的通用鎖實(shí)現(xiàn)。

2. 競(jìng)爭(zhēng)者較多，而且競(jìng)爭(zhēng)者的增長(zhǎng)趨勢(shì)可以預(yù)估，ReentrantLock是一個(gè)很好的通用鎖實(shí)現(xiàn)。

我們?cè)谟面i時(shí)不是看哪個(gè)鎖高級(jí)用哪個(gè)。適合自己使用場(chǎng)景的才是最關(guān)鍵的。 

需要注意的是synchronized不會(huì)引發(fā)死鎖，jvm會(huì)自動(dòng)解鎖。而其他的Lock一旦使用不當(dāng)會(huì)造成死鎖，有可能會(huì)在一些情況下未執(zhí)行unlock操作。

“java中的ReetrantLock與鎖作用”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識(shí)可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章！