Java自学-多线程 Lock对象

多线程 Lock对象

与synchronized类似的，lock也能够达到同步的效果

步骤 1 : 回忆 synchronized 同步的方式

首先回忆一下 synchronized 同步对象的方式

当一个线程占用 synchronized 同步对象，其他线程就不能占用了，直到释放这个同步对象为止

package multiplethread;
   
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
    
public class TestThread {
      
    public static String now(){
        return new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date());
    }
      
    public static void main(String[] args) {
        final Object someObject = new Object();
           
        Thread t1 = new Thread(){
            public void run(){
                try {
                    System.out.println( now()+" t1 线程已经运行");
                    System.out.println( now()+this.getName()+ " 试图占有对象：someObject");
                    synchronized (someObject) {
                           
                        System.out.println( now()+this.getName()+ " 占有对象：someObject");
                        Thread.sleep(5000);
                        System.out.println( now()+this.getName()+ " 释放对象：someObject");
                    }
                    System.out.println(now()+" t1 线程结束");
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        t1.setName(" t1");
        t1.start();
        Thread t2 = new Thread(){
   
            public void run(){
                try {
                    System.out.println( now()+" t2 线程已经运行");
                    System.out.println( now()+this.getName()+ " 试图占有对象：someObject");
                    synchronized (someObject) {
                        System.out.println( now()+this.getName()+ " 占有对象：someObject");
                        Thread.sleep(5000);
                        System.out.println( now()+this.getName()+ " 释放对象：someObject");
                    }
                    System.out.println(now()+" t2 线程结束");
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        t2.setName(" t2");
        t2.start();
    }
        
}

步骤 2 : 使用Lock对象实现同步效果

Lock是一个接口，为了使用一个Lock对象，需要用到

Lock lock = new ReentrantLock();

与 synchronized (someObject) 类似的，lock()方法，表示当前线程占用lock对象，一旦占用，其他线程就不能占用了。
与 synchronized 不同的是，一旦synchronized 块结束，就会自动释放对someObject的占用。 lock却必须调用unlock方法进行手动释放，为了保证释放的执行，往往会把unlock() 放在finally中进行。

package multiplethread;
 
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
 
public class TestThread {
 
    public static String now() {
        return new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date());
    }
 
    public static void log(String msg) {
        System.out.printf("%s %s %s %n", now() , Thread.currentThread().getName() , msg);
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        Lock lock = new ReentrantLock();
 
        Thread t1 = new Thread() {
            public void run() {
                try {
                    log("线程启动");
                    log("试图占有对象：lock");
 
                    lock.lock();
 
                    log("占有对象：lock");
                    log("进行5秒的业务操作");
                    Thread.sleep(5000);
 
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    log("释放对象：lock");
                    lock.unlock();
                }
                log("线程结束");
            }
        };
        t1.setName("t1");
        t1.start();
        try {
            //先让t1飞2秒
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e1) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e1.printStackTrace();
        }
        Thread t2 = new Thread() {
 
            public void run() {
                try {
                    log("线程启动");
                    log("试图占有对象：lock");
 
                    lock.lock();
 
                    log("占有对象：lock");
                    log("进行5秒的业务操作");
                    Thread.sleep(5000);
 
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    log("释放对象：lock");
                    lock.unlock();
                }
                log("线程结束");
            }
        };
        t2.setName("t2");
        t2.start();
    }
 
}

步骤 3 : trylock方法

synchronized 是不占用到手不罢休的，会一直试图占用下去。
与 synchronized 的钻牛角尖不一样，Lock接口还提供了一个trylock方法。
trylock会在指定时间范围内试图占用，占成功了，就啪啪啪。 如果时间到了，还占用不成功，扭头就走~

注意： 因为使用trylock有可能成功，有可能失败，所以后面unlock释放锁的时候，需要判断是否占用成功了，如果没占用成功也unlock,就会抛出异常

package multiplethread;
 
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
 
public class TestThread {
 
    public static String now() {
        return new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date());
    }
 
    public static void log(String msg) {
        System.out.printf("%s %s %s %n", now() , Thread.currentThread().getName() , msg);
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        Lock lock = new ReentrantLock();
 
        Thread t1 = new Thread() {
            public void run() {
                boolean locked = false;
                try {
                    log("线程启动");
                    log("试图占有对象：lock");
 
                    locked = lock.tryLock(1,TimeUnit.SECONDS);
                    if(locked){
                        log("占有对象：lock");
                        log("进行5秒的业务操作");
                        Thread.sleep(5000);
                    }
                    else{
                        log("经过1秒钟的努力，还没有占有对象，放弃占有");
                    }
 
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                     
                    if(locked){
                        log("释放对象：lock");
                        lock.unlock();
                    }
                }
                log("线程结束");
            }
        };
        t1.setName("t1");
        t1.start();
        try {
            //先让t1飞2秒
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e1) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e1.printStackTrace();
        }
        Thread t2 = new Thread() {
 
            public void run() {
                boolean locked = false;
                try {
                    log("线程启动");
                    log("试图占有对象：lock");
 
                    locked = lock.tryLock(1,TimeUnit.SECONDS);
                    if(locked){
                        log("占有对象：lock");
                        log("进行5秒的业务操作");
                        Thread.sleep(5000);
                    }
                    else{
                        log("经过1秒钟的努力，还没有占有对象，放弃占有");
                    }
 
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                     
                    if(locked){
                        log("释放对象：lock");
                        lock.unlock();
                    }
                }
                log("线程结束");
            }
        };
        t2.setName("t2");
        t2.start();
    }
 
}

步骤 4 : 线程交互

使用synchronized方式进行线程交互，用到的是同步对象的wait,notify和notifyAll方法

Lock也提供了类似的解决办法，首先通过lock对象得到一个Condition对象，然后分别调用这个Condition对象的：await, signal,signalAll 方法

注意： 不是Condition对象的wait,nofity,notifyAll方法,是await,signal,signalAll

package multiplethread;
  
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
  
public class TestThread {
  
    public static String now() {
        return new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date());
    }
  
    public static void log(String msg) {
        System.out.printf("%s %s %s %n", now() , Thread.currentThread().getName() , msg);
    }
  
    public static void main(String[] args) {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Condition condition = lock.newCondition();
         
        Thread t1 = new Thread() {
            public void run() {
                try {
                    log("线程启动");
                    log("试图占有对象：lock");
  
                    lock.lock();
  
                    log("占有对象：lock");
                    log("进行5秒的业务操作");
                    Thread.sleep(5000);
                    log("临时释放对象 lock， 并等待");
                    condition.await();
                    log("重新占有对象 lock，并进行5秒的业务操作");
                    Thread.sleep(5000);
  
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    log("释放对象：lock");
                    lock.unlock();
                }
                log("线程结束");
            }
        };
        t1.setName("t1");
        t1.start();
        try {
            //先让t1飞2秒
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e1) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e1.printStackTrace();
        }
        Thread t2 = new Thread() {
  
            public void run() {
                try {
                    log("线程启动");
                    log("试图占有对象：lock");
  
                    lock.lock();
  
                    log("占有对象：lock");
                    log("进行5秒的业务操作");
                    Thread.sleep(5000);
                    log("唤醒等待中的线程");
                    condition.signal();
  
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    log("释放对象：lock");
                    lock.unlock();
                }
                log("线程结束");
            }
        };
        t2.setName("t2");
        t2.start();
    }
  
}

步骤 5 : 总结Lock和synchronized的区别

1. Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现，Lock是代码层面的实现。

2. Lock可以选择性的获取锁，如果一段时间获取不到，可以放弃。synchronized不行，会一根筋一直获取下去。 借助Lock的这个特性，就能够规避死锁，synchronized必须通过谨慎和良好的设计，才能减少死锁的发生。

3. synchronized在发生异常和同步块结束的时候，会自动释放锁。而Lock必须手动释放， 所以如果忘记了释放锁，一样会造成死锁。

练习： 多线程 Lock对象

当多个线程按照不同顺序占用多个同步对象的时候，就有可能产生死锁现象。

死锁之所以会发生，就是因为synchronized 如果占用不到同步对象，就会苦苦的一直等待下去，借助tryLock的有限等待时间，解决死锁问题

答案 :

package multiplethread;
  
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
  
public class TestThread {
  
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Lock lock_ahri = new ReentrantLock();
        Lock lock_annie = new ReentrantLock();
  
        Thread t1 = new Thread() {
            public void run() {
                // 占有九尾妖狐
                boolean ahriLocked = false;
                boolean annieLocked = false;
                  
                try {
                    ahriLocked = lock_ahri.tryLock(10, TimeUnit.SECONDS);
                    if (ahriLocked) {
                        System.out.println("t1 已占有九尾妖狐");
                        // 停顿1000秒，另一个线程有足够的时间占有安妮
                        Thread.sleep(1000);
                        System.out.println("t1 试图在10秒内占有安妮");
                        try {
                            annieLocked = lock_annie.tryLock(10, TimeUnit.SECONDS);
                            if (annieLocked)
                                System.out.println("t1 成功占有安妮，开始啪啪啪");
                            else{
                                System.out.println("t1 老是占用不了安妮，放弃");
                            }
  
                        } finally {
                            if (annieLocked){
                                System.out.println("t1 释放安妮");
                                lock_annie.unlock();
                            }
                        }
  
                    }
                } catch (InterruptedException e1) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e1.printStackTrace();
                } finally {
                    if (ahriLocked){
                        System.out.println("t1 释放九尾狐");
                        lock_ahri.unlock();
                    }
                }
  
            }
        };
        t1.start();
          
        Thread.sleep(100);
          
        Thread t2 = new Thread() {
            public void run() {
                boolean annieLocked = false;
                boolean ahriLocked = false;
                                  
                try {annieLocked = lock_annie.tryLock(10, TimeUnit.SECONDS);
                  
                if (annieLocked){
                      
                        System.out.println("t2 已占有安妮");
                        // 停顿1000秒，另一个线程有足够的时间占有安妮
                        Thread.sleep(1000);
                        System.out.println("t2 试图在10秒内占有九尾妖狐");
                        try {
                            ahriLocked = lock_ahri.tryLock(10, TimeUnit.SECONDS);
                            if (ahriLocked)
                                System.out.println("t2 成功占有九尾妖狐，开始啪啪啪");
                            else{
                                System.out.println("t2 老是占用不了九尾妖狐，放弃");
                            }
                        }
                        finally {
                            if (ahriLocked){
                                System.out.println("t2 释放九尾狐");
                                lock_ahri.unlock();
                            }
                                  
                        }
  
                    }
                } catch (InterruptedException e1) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e1.printStackTrace();
                } finally {
                    if (annieLocked){
                        System.out.println("t2 释放安妮");
                        lock_annie.unlock();
                    }
                          
                }
            }
        };
        t2.start();
      
    }
}