Java 中的锁如何使用？有什么注意事项？

Java 中常见的锁有

• synchronized
• 可重入锁 java.util.concurrent.lock.ReentrantLock
• 可重复读写锁 java.util.concurrent.lock.ReentrantReadWriteLock

synchronized 有 3种用法

• 修饰普通方法，执行方法代码，需要获取对象本身 this 的锁

package constxiong.concurrency.a18;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 测试 synchronized 普通方法
 * @author ConstXiong
 * @date 2019-09-19 10:49:46
 */
public class TestSynchronizedNormalMethod {

    private int count = 0;
    
//    private void add1000() {
    private synchronized void add1000() { //使用 synchronized 修饰 add100 方法，即可获得正确的值 30000
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            count++;
        }
    }
    
    //启动 30 个线程，每个线程 对 TestSynchronized 对象的 count 属性加 1000
    private void test() throws InterruptedException {
        List<Thread> threads = new ArrayList<Thread>(10);
        
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            Thread t =  new Thread(() -> {
                add1000();
            });
            t.start();
            threads.add(t);
        }
        
        //等待所有线程执行完毕
        for (Thread t : threads) {
            t.join();
        }
        
        //打印 count 的值
        System.out.println(count);
    }
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建 TestSynchronizedNormalMethod 对象，调用 test 方法
        new TestSynchronizedNormalMethod().test();
    }
}

• 修饰静态方法，执行方法代码，需要获取 class 对象的锁

package constxiong.concurrency.a18;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 测试 synchronized 静态方法
 * @author ConstXiong
 * @date 2019-09-19 10:49:46
 */
public class TestSynchronizedStaticMethod {

    private static int count = 0;
    
    private static void add1000() {
//    private synchronized static void add1000() { //使用 synchronized 修饰 add100 方法，即可获得正确的值 30000
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            count++;
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
        //启动 30 个线程，每个线程 对 TestSynchronized 对象的 count 属性加 1000
        List<Thread> threads = new ArrayList<Thread>(10);
        
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            Thread t =  new Thread(() -> {
                add1000();
            });
            t.start();
            threads.add(t);
        }
        
        //等待所有线程执行完毕
        for (Thread t : threads) {
            t.join();
        }
        
        //打印 count 的值
        System.out.println(count);
    }
}

• 锁定 Java 对象，修饰代码块，显示指定需要获取的 Java 对象锁

package constxiong.concurrency.a18;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 测试 synchronized 代码块
 * @author ConstXiong
 * @date 2019-09-19 10:49:46
 */
public class TestSynchronizedCodeBlock {

    private int count = 0;
    
    //锁定的对象
    private final Object obj = new Object();
    
    private void add1000() {
        
        //执行下面的加 1000 的操作，都需要获取 obj 这个对象的锁
        synchronized (obj) {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                count++;
            }
        }
    }
    
    //启动 30 个线程，每个线程 对 TestSynchronized 对象的 count 属性加 1000
    private void test() throws InterruptedException {
        List<Thread> threads = new ArrayList<Thread>(10);
        
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            Thread t =  new Thread(() -> {
                add1000();
            });
            t.start();
            threads.add(t);
        }
        
        //等待所有线程执行完毕
        for (Thread t : threads) {
            t.join();
        }
        
        //打印 count 的值
        System.out.println(count);
    }
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建 TestSynchronizedNormalMethod 对象，调用 test 方法
        new TestSynchronizedCodeBlock().test();
    }
}

可重入锁 java.util.concurrent.lock.ReentrantLock 的使用示例

package constxiong.concurrency.a18;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * 测试 ReentrantLock 
 * @author ConstXiong
 * @date 2019-09-19 11:26:50
 */
public class TestReentrantLock {

    private int count = 0;
    
    private final Lock lock = new ReentrantLock();
    
    private void add1000() {
        lock.lock();
        try {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                count++;
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    
    //启动 30 个线程，每个线程 对 TestSynchronized 对象的 count 属性加 1000
    private void test() throws InterruptedException {
        List<Thread> threads = new ArrayList<Thread>(10);
        
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            Thread t =  new Thread(() -> {
                add1000();
            });
            t.start();
            threads.add(t);
        }
        
        //等待所有线程执行完毕
        for (Thread t : threads) {
            t.join();
        }
        
        //打印 count 的值
        System.out.println(count);
    }
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建 TestReentrantLock 对象，调用 test 方法
        new TestReentrantLock().test();
    }
    
}

 

可重复读写锁 java.util.concurrent.lock.ReentrantReadWriteLock 的使用示例

package constxiong.concurrency.a18;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
 
/**
 * 测试可重入读写锁 ReentrantReadWriteLock
 * @author ConstXiong
 * @date 2019-09-19 11:36:19
 */
public class TestReentrantReadWriteLock {
    
    //存储 key value 的 map
    private Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();
    
    //读写锁
    private final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
    
    /**
     * 根据 key 获取 value
     * @param key
     */
    public Object get(String key) {
        Object value = null;
        lock.readLock().lock();
        try {
            Thread.sleep(50L);
            value = map.get(key);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.readLock().unlock();
        }
        return value; 
    }
    
    /**
     * 设置key-value
     * @param key
     */
    public void set(String key, Object value) {
        lock.writeLock().lock();
        try {
            Thread.sleep(50L);
            map.put(key, value);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.writeLock().unlock();
        }
    }
 
    //测试5个线程读数据，5个线程写数据
    public static void main(String[] args) {
        //创建测试可重入读写锁 TestReentrantReadWriteLock 对象
        TestReentrantReadWriteLock test = new TestReentrantReadWriteLock();
        
        String key = "lock";//存入 map 中的 key
        Random r = new Random();//生成随机数作为 value
        
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            //5 个线程读 map 中 key 的 value
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 10; j++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " read value=" + test.get(key));
                }
            }).start();
            
            //5 个线程写 map 中 key 的 value
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 10; j++) {
                    int value = r.nextInt(1000);
                    test.set(key, value);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " write value=" + value);
                }
            }).start();
        }
    }
    
}

锁的使用注意事项

• synchronized 修饰代码块时，最好不要锁定基本类型的包装类，如 jvm 会缓存 -128 ~ 127 Integer 对象，每次向如下方式定义 Integer 对象，会获得同一个 Integer，如果不同地方锁定，可能会导致诡异的性能问题或者死锁

Integer i = 100; 

• synchronized 修饰代码块时，要线程互斥地执行代码块，需要确保锁定的是同一个对象，这点往往在实际编程中会被忽视
• synchronized  不支持尝试获取锁、锁超时和公平锁
• ReentrantLock 一定要记得在 finally{} 语句块中调用 unlock() 方法释放锁，不然可能导致死锁
• ReentrantLock 在并发量很高的情况，由于自旋很消耗 CPU 资源
• ReentrantReadWriteLock 适合对共享资源写操作很少，读操作频繁的场景；可以从写锁降级到读锁，无法从读锁升级到写锁

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