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Java 并发编程中使用 ReentrantLock 替代 synchronized

Java 5 引入的 Concurrent 并发库软件包中,提供了 ReentrantLock 可重入同步锁,用来替代 synchronized 关键字原语,并可提供更好的性能,以及更强大的功能。使用方法也很简单:

public final ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
......
try {
    lock.lock();
    // 进入同步内容
    ....
} finally {
    lock.unlock(); // 必须在 finally 块中解锁,否则一旦出现异常,执行不到解锁,则一直锁住了。
}

synchronized原语和ReentrantLock在一般情况下没有什么区别,但是在非常复杂的同步应用中,请考虑使用ReentrantLock,特别是遇到下面2种需求的时候。

1.某个线程在等待一个锁的控制权的这段时间需要中断
2.需要分开处理一些wait-notify,ReentrantLock里面的Condition应用,能够控制notify哪个线程
3.具有公平锁功能,每个到来的线程都将排队等候

先说第一种情况,ReentrantLock的lock机制有2种,忽略中断锁和响应中断锁,这给我们带来了很大的灵活性。比如:如果A、B2个线程去竞争锁,A线程得到了锁,B线程等待,但是A线程这个时候实在有太多事情要处理,就是一直不返回,B线程可能就会等不及了,想中断自己,不再等待这个锁了,转而处理其他事情。这个时候ReentrantLock就提供了2种机制,第一,B线程中断自己(或者别的线程中断它),但是ReentrantLock不去响应,继续让B线程等待,你再怎么中断,我全当耳边风(synchronized原语就是如此);第二,B线程中断自己(或者别的线程中断它),ReentrantLock处理了这个中断,并且不再等待这个锁的到来,完全放弃。(如果你没有了解java的中断机制,请参考下相关资料,再回头看这篇文章,80%的人根本没有真正理解什么是java的中断,呵呵)

这里来做个试验,首先搞一个Buffer类,它有读操作和写操作,为了不读到脏数据,写和读都需要加锁,我们先用synchronized原语来加锁,如下:

public class Buffer {   
    
    private Object lock;   
    
    public Buffer() {   
        lock = this;   
    }   
    
    public void write() {   
        synchronized (lock) {   
            long startTime = System.currentTimeMillis();   
            System.out.println("开始往这个buff写入数据…");   
            for (;;)// 模拟要处理很长时间   
            {   
                if (System.currentTimeMillis()   
                        - startTime > Integer.MAX_VALUE)   
                    break;   
            }   
            System.out.println("终于写完了");   
        }   
    }   
    
    public void read() {   
        synchronized (lock) {   
            System.out.println("从这个buff读数据");   
        }   
    }   
}

接着,我们来定义2个线程,一个线程去写,一个线程去读。

public class Writer extends Thread {   
    
    private Buffer buff;   
    
    public Writer(Buffer buff) {   
        this.buff = buff;   
    }   
    
    @Override   
    public void run() {   
        buff.write();   
    }   
    
}   
    
public class Reader extends Thread {   
    
    private Buffer buff;   
    
    public Reader(Buffer buff) {   
        this.buff = buff;   
    }   
    
    @Override   
    public void run() {   
    
        buff.read();//这里估计会一直阻塞   
    
        System.out.println("读结束");   
    
    }   
    
}

好了,写一个Main来试验下,我们有意先去“写”,然后让“读”等待,“写”的时间是无穷的,就看“读”能不能放弃了。

public class Test {   
    public static void main(String[] args) {   
        Buffer buff = new Buffer();   
    
        final Writer writer = new Writer(buff);   
        final Reader reader = new Reader(buff);   
    
        writer.start();   
        reader.start();   
    
        new Thread(new Runnable() {   
    
            @Override   
            public void run() {   
                long start = System.currentTimeMillis();   
                for (;;) {   
                    //等5秒钟去中断读   
                    if (System.currentTimeMillis()   
                            - start > 5000) {   
                        System.out.println("不等了,尝试中断");   
                        reader.interrupt();   
                        break;   
                    }   
    
                }   
    
            }   
        }).start();   
    
    }   
}

我们期待“读”这个线程能退出等待锁,可是事与愿违,一旦读这个线程发现自己得不到锁,就一直开始等待了,就算它等死,也得不到锁,因为写线程要21亿秒才能完成 T_T ,即使我们中断它,它都不来响应下,看来真的要等死了。这个时候,ReentrantLock给了一种机制让我们来响应中断,让“读”能伸能屈,勇敢放弃对这个锁的等待。我们来改写Buffer这个类,就叫BufferInterruptibly吧,可中断缓存。

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;   
    
public class BufferInterruptibly {   
    
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();   
    
    public void write() {   
        lock.lock();   
        try {   
            long startTime = System.currentTimeMillis();   
            System.out.println("开始往这个buff写入数据…");   
            for (;;)// 模拟要处理很长时间   
            {   
                if (System.currentTimeMillis()   
                        - startTime > Integer.MAX_VALUE)   
                    break;   
            }   
            System.out.println("终于写完了");   
        } finally {   
            lock.unlock();   
        }   
    }   
    
    public void read() throws InterruptedException {   
        lock.lockInterruptibly();// 注意这里,可以响应中断   
        try {   
            System.out.println("从这个buff读数据");   
        } finally {   
            lock.unlock();   
        }   
    }   
    
}

当然,要对reader和writer做响应的修改

public class Reader extends Thread {   
    
    private BufferInterruptibly buff;   
    
    public Reader(BufferInterruptibly buff) {   
        this.buff = buff;   
    }   
    
    @Override   
    public void run() {   
    
        try {   
            buff.read();//可以收到中断的异常,从而有效退出   
        } catch (InterruptedException e) {   
            System.out.println("我不读了");   
        }   
          
        System.out.println("读结束");   
    
    }   
    
}   
    
/**   
* Writer倒不用怎么改动   
*/   
public class Writer extends Thread {   
    
    private BufferInterruptibly buff;   
    
    public Writer(BufferInterruptibly buff) {   
        this.buff = buff;   
    }   
    
    @Override   
    public void run() {   
        buff.write();   
    }   
    
}   
    
public class Test {   
    public static void main(String[] args) {   
        BufferInterruptibly buff = new BufferInterruptibly();   
    
        final Writer writer = new Writer(buff);   
        final Reader reader = new Reader(buff);   
    
        writer.start();   
        reader.start();   
    
        new Thread(new Runnable() {   
    
            @Override   
            public void run() {   
                long start = System.currentTimeMillis();   
                for (;;) {   
                    if (System.currentTimeMillis()   
                            - start > 5000) {   
                        System.out.println("不等了,尝试中断");   
                        reader.interrupt();   
                        break;   
                    }   
    
                }   
    
            }   
        }).start();   
    
    }   
}

这次“读”线程接收到了lock.lockInterruptibly()中断,并且有效处理了这个“异常”。

[http://hi.baidu.com/cyberniuniu/item/7fdba2fbe9373b733d198b34]

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