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java并发编程基础(四)

2019-08-25  本文已影响2人  smallmartial

Java中的锁

1.Lock接口

锁是用来控制多个线程访问共享资源的方式,一般来说,一个锁能够防止多个线程访问共享资源。在lock接口出现之前,java程序依靠synchroized关键字实现锁的功能,Loc接口拥有了获取锁与释放锁的可操作性,可中断的获取锁。

package cn.smallmartial.concurrency;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @Author smallmartial
 * @Date 2019/8/25
 * @Email smallmarital@qq.com
 */
public class LockUseCase {
    public static void main(String[] args) {
        ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        lock.lock();
        try{
            
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

在finally块中释放锁,目的保证在获取锁之后,最终能够被释放

2.队列同步器

队列同步器是用来构建锁和其他同步组件的基础,它使用一个int成员变量表示同步状态,通过内置的FIFO队列来完成资源获取线程的排队工作。

同步器是实现锁的关键,在锁的实现中聚合同步器,利用同步器实现锁的语义。锁是面向使用者的,它定义了使用者与锁的交互接口,隐藏了实现细节;同步器面向的是锁的实现者,它简化了锁的实现方式,屏蔽了同步状态管理,线程的排队,等待与唤醒等底层操作。锁与同步器很好的隔离了使用者和实现者所关注的领域。

同步器主要使用方式是继承,子类通过继承同步器并实现它的抽象方法来管理同步器的状态:

同步器提供的模板方法分为3类:

package cn.smallmartial.lock;

import sun.misc.Lock;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedLongSynchronizer;
import java.util.concurrent.locks.Condition;

/**
 * @Author smallmartial
 * @Date 2019/8/25
 * @Email smallmarital@qq.com
 */
public class Mutex extends Lock {
    //静态内部类 自定义同步器
    private static class Sync extends AbstractQueuedLongSynchronizer{
        //是否处于占用状态
        @Override
        protected boolean isHeldExclusively(){
            return getState() == 1;
        }
        //当状态为0的时候获取锁 同步器重写方法 独占式获取同步状态
        public boolean tryAcquire(int acquires){
            /**
             *  CAS的机制就相当于这种(非阻塞算法),CAS是由CPU硬件实现,所以执行相当快.
             *  CAS有三个操作参数:内存地址,期望值,要修改的新值,当期望值和内存当中的值进行比较不相等的时候,
             *  表示内存中的值已经被别线程改动过,这时候失败返回,当相等的时候,将内存中的值改为新的值,并返回成功。
             */
            if(compareAndSetState(0,1)){
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
                return true;
            }
            return false;
        }
        //释放锁,将状态设置为0 同步器重写方法 独占式释放同步状态
        protected boolean tryRelease(int relaeases){
            if (getState() == 0){
                throw new IllegalMonitorStateException();
            }
            setExclusiveOwnerThread(null);
            setState(0);
            return true;
        }
        //返回一个Condition,每个Condition都包含一个condition对列
        Condition newCondition(){
            return new ConditionObject();
        }

    }
    private final Sync sync = new Sync();

    public void lock1(){
        sync.acquire(1);
    }

    public boolean tryLock(){
        return sync.tryAcquire(1);
    }

    public void unlock1(){
        sync.release(1);
    }

    public Condition newCondition(){
        return sync.newCondition();
    }

    public boolean isLocked(){
        return sync.isHeldExclusively();
    }

    public boolean hasQueueTHreads(){
        return sync.hasQueuedThreads();
    }

    public void lockInterruptibly() throws InterruptedException{
        sync.acquireInterruptibly(1);
    }

    public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException{
        return sync.tryAcquireNanos(1,unit.toNanos(timeout));
    }

    public static void main(String[] args) {

    }
}

3.队列同步器的实现分析

3.1同步器

队列同步器.png

3.2独占式同步状态获取流程,acquire(int arg)方法调用流程。

独占式同步状态获取流程.png

3.3总结

在获取同步状态时,同步器维护一个同步队列,获取状态失败的线程都会被加入队列并在队列中进行自旋;移除队列(停止自旋的条件)是前驱节点为头节点且成功获取了同步状态。在释放锁同步状态时,同步器调用tryRelease(int arg)方法释放同步状态,然后唤醒头节点的后继节点。

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