点赞再看，养成好习惯！！！
Java5 之前只能用 synchronized 和 volatile，Java5 后 Doug Lea 提供了 ReentrantLock，并非为了替代内置锁，而是当内置锁的机制不适用时，作为一种可选择的高级功能。
内置锁不适用的场景包括：
无法中断一个正在等待获取锁的线程
无限的锁等待
内置锁必须放在代码块里（编程有些局限性）
所以提供了 J.U.C 的 Lock 接口及实现。
1. Lock 和 ReentrantLock
之所以叫 ReentrantLock，可理解为两部分
2 Synchronized(S) V.S Lock（L）
3 Lock 的特性
3.1 轮询锁和定时锁
内置锁的死锁问题只能通过重启解决，可定时、可轮询锁提供了另一种选择：通过tryLock解决
public class DeadlockAvoidance { private static Random rnd = new Random();
public boolean transferMoney(Account fromAcct, Account toAcct, DollarAmount amount, long timeout, TimeUnit unit) throws InsufficientFundsException, InterruptedException { long fixedDelay = getFixedDelayComponentNanos(timeout, unit); long randMod = getRandomDelayModulusNanos(timeout, unit); long stopTime = System.nanoTime() + unit.toNanos(timeout); //定时，轮询
while (true) { if (fromAcct.lock.tryLock()) { try { if (toAcct.lock.tryLock()) { try { if (fromAcct.getBalance().compareTo(amount) < 0) throw new InsufficientFundsException(); else { fromAcct.debit(amount); toAcct.credit(amount); return true; } } finally { toAcct.lock.unlock(); } } } finally { fromAcct.lock.unlock(); } } if (System.nanoTime() < stopTime) return false; NANOSECONDS.sleep(fixedDelay + rnd.nextLong() % randMod); } }
private static final int DELAY_FIXED = 1; private static final int DELAY_RANDOM = 2;
static long getFixedDelayComponentNanos(long timeout, TimeUnit unit) { return DELAY_FIXED; }
static long getRandomDelayModulusNanos(long timeout, TimeUnit unit) { return DELAY_RANDOM; }
static class DollarAmount implements Comparable<DollarAmount> { public int compareTo(DollarAmount other) { return 0; }
DollarAmount(int dollars) { } }
class Account { public Lock lock;
void debit(DollarAmount d) { }
void credit(DollarAmount d) { }
DollarAmount getBalance() { return null; } }
class InsufficientFundsException extends Exception { }}
复制代码
3.2 带有时间限制的锁
3.3 可中断的锁
3.4 关于 Condition
最典型的就是阻塞的有界队列的实现。
public class BoundedBuffer {
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(BoundedBuffer.class);
final Lock lock = new ReentrantLock();
final Condition notFull = lock.newCondition();
final Condition notEmpty = lock.newCondition();
final Object[] items = new Object[2]; // 阻塞队列
int putptr, takeptr, count;
private void log(String info) { logger.info(Thread.currentThread().getName() + " - " + info); }
public void put(Object x) throws InterruptedException { log(x + ",执行put"); lock.lock(); log(x + ",put lock.lock()"); try { while (count == items.length) { // 如果队列满了，notFull就一直等待 log(x + ",put notFull.await() 队列满了"); notFull.await(); // 调用await的意思取反，及not notFull -> Full } items[putptr] = x; // 终于可以插入队列 if (++putptr == items.length) { putptr = 0; // 如果下标到达数组边界，循环下标置为0 } ++count; log(x + ",put成功 notEmpty.signal() 周知队列不为空了"); notEmpty.signal(); // 唤醒notEmpty } finally { log(x + ",put lock.unlock()"); lock.unlock(); } }
public Object take() throws InterruptedException { log("执行take"); lock.lock(); Object x = null; log("take lock.lock()"); try { while (count == 0) { log("take notEmpty.await() 队列为空等等"); notEmpty.await(); } x = items[takeptr]; if (++takeptr == items.length) { takeptr = 0; } --count; log(x + ",take成功 notFull.signal() 周知队列有剩余空间了"); notFull.signal(); return x; } finally { lock.unlock(); log(x + ",take lock.unlock()"); } }
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { final BoundedBuffer bb = new BoundedBuffer(); ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
for (char i = 'A'; i < 'F'; i++) { final char t = i; executor.execute(() -> { try { bb.put(t); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); }
List<Character> res = new LinkedList<>(); for (char i = 'A'; i < 'F'; i++) { executor.execute(() -> { try { char c = (char) bb.take(); res.add(c); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); }
try { executor.awaitTermination(2, TimeUnit.SECONDS); } catch (InterruptedException ie) { ie.printStackTrace(); }
logger.info(res.toString()); executor.shutdownNow(); }}
复制代码
4 性能考虑因素
Java5 的时候 J.U.C 的 ReentrantLock 锁竞争性能非常好，到了 Java6 使用了改进后的算法来管理内置锁，所以现在差不太多了，只好一点点
竞争性能的影响可伸缩性的关键要素：如果有越多的资源被耗费在锁的管理和线程调度上，那么应用程序得到的资源就越少，锁的实现方式越好，将需要越少的系统调用和上下文切换。
5 公平性
ReentrantLock 默认创建非公平的锁，非公平指被阻塞挂起的线程(LockSupport.park)都在 AQS 的 CLH 队列中排队等待自己被唤醒。他们是按照发出的请求顺序来排队的，但一旦有一个唤醒的就会和新来的线程竞争锁，新来的可能会“插队”。若新来的成功获取锁，那么它将跳过所有等待线程而开始执行，这意味着本该被唤醒的线程失败了，对不起您回到队列的尾部继续等。
一般，非公平锁的性能要好于公平锁。因为一个线程被唤醒是需要时间的，挂起线程和唤醒恢复线程都存在开销，这个空隙如果有其他线程处于 ready 状态，无需上下文切换，那么直接运行就行。
A 持有锁，B 请求，但 B 在恢复的过程中，C 可以插队"非公平"的获取锁，然后执行再释放，这时候 B 刚刚好做完上下文切换可以执行，这个对于 B 和 C 来说是一个“双赢”的局面，是提高吞吐量的原因。
JVM 也没有在其内置锁上采用公平性的机制。
6 选型
除非使用到 3 提到的高级特性，或者内置锁无法满足需求时，否则还是老实用内置锁，毕竟是 JVM 自身提供的，而不是靠类库，因此可能会执行一些优化。
另外内置锁在利用 kill -3 dump thread 的时候可以发现栈帧上的一些 monitor lock 的信息，识别死锁，而 J.U.C 的锁这方面就不太行，当然 JAVA6 之后提供了管理和调试接口解决了。
7 读-写锁
ReentrantLock 每次只有一个线程能持有锁，但是这种严格的互斥也会抑制并发。会抑制
冲突，但是很多情况下读操作是非常多的，如果放宽加锁的需求，允许多个读操作可以同时访问数据，那么就可以提升性能。但是要保证读取的数据是最新的,不会有其他线程修改数据。
使用 ReadWriteLock 的场景：
一个资源可以被多个读操作访问
被一个写操作访问
但二者不能同时进行
如果读线程正在持有锁，这时候另外一个写线程，那么会优先获取写锁：
public class ReadWriteMap<K, V> { private final Map<K, V> map; private final ReadWriteLock lock=new ReentrantReadWriteLock(); private final Lock r=lock.readLock(); private final Lock w=lock.writeLock();
public ReadWriteMap(Map<K, V> map) { this.map=map; }
public V put(K key, V value) { w.lock(); try { return map.put( key, value ); } finally { w.unlock(); } }
public V remove(Object key) { w.lock(); try { return map.remove( key ); } finally { w.unlock(); } }
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) { w.lock(); try { map.putAll( m ); } finally { w.unlock(); } }
public void clear() { w.lock(); try { map.clear(); } finally { w.unlock(); } }
public V get(Object key) { r.lock(); try { return map.get( key ); } finally { r.unlock(); } }
public int size() { r.lock(); try { return map.size(); } finally { r.unlock(); } }
public boolean isEmpty() { r.lock(); try { return map.isEmpty(); } finally { r.unlock(); } }
public boolean containsKey(Object key) { r.lock(); try { return map.containsKey( key ); } finally { r.unlock(); } }
public boolean containsValue(Object value) { r.lock(); try { return map.containsValue( value ); } finally { r.unlock(); } }}
复制代码
评论