Lock和Condition:隐藏在并发包中的管程

2019-11-29  本文已影响0人  woshishui1243

Java SDK 并发包通过 Lock 和 Condition 两个接口来实现管程,其 中 Lock 用于解决互斥问题,Condition 用于解决同步问题。
Java 语言本身提供的 synchronized 也是管程的一种实现,既然 Java 从语言层面已经 实现了管程了,那为什么还要在 SDK 里提供另外一种实现呢?
SDK提供的Lock和Condition可以弥补 synchronized 的问题:

  1. 能够响应中断。
  2. 支持超时。
  3. 非阻塞地获取锁。
如何保证可见性

Java 里多线程的可见性是通 过 Happens-Before 规则保证的,而 synchronized 之所以能够保证可见性,也是因为有 一条 synchronized 相关的规则:synchronized 的解锁 Happens-Before 于后续对这个锁 的加锁。那 Java SDK 里面 Lock 靠什么保证可见性呢?
利用了 volatile 相关的 Happens-Before 规则。Java SDK 里面的 ReentrantLock,内部持有一个 volatile 的成员变量 state,获取锁的时候,会读写 state 的值;解锁的时候,也会读写 state 的值。根据相关的 Happens-Before 规则:

  1. 顺序性规则:对于线程 T1,value+=1 Happens-Before 释放锁的操作 unlock();
  2. volatile 变量规则:由于 state = 1 会先读取 state,所以线程 T1 的 unlock() 操作Happens-Before 线程 T2 的 lock() 操作;
  3. 传递性规则:线程 T1 的 value+=1 Happens-Before 线程 T2 的 lock() 操作。
class X {
  private final Lock rtl = new ReentrantLock();
  int value;
  public void addOne() {
      // 获取锁
      rtl.lock();
      try {
        value+=1;
      } finally {
        // 保证锁能释放 
        rtl.unlock();
     }
  }
}
什么是可重入锁

指的是线程可以重 复获取同一把锁。

什么是可重入函数

指的是多个线程可以同时调用该函数,每个线程都能得到正确结果;同时在一个线程内支持线程切换,无论被切换多少次,结果都是正确的。多线 程可以同时执行,还支持线程切换,这意味着什么呢?线程安全啊。所以,可重入函数是线程安全的。

公平锁与非公平锁

锁都对应着一 个等待队列,如果一个线程没有获得锁,就会进入等待队列,当有线程释放锁的时候,就需 要从等待队列中唤醒一个等待的线程。如果是公平锁,唤醒的策略就是谁等待的时间长,就唤醒谁,很公平;如果是非公平锁,则不提供这个公平保证,有可能等待时间短的线程反而 先被唤醒。

用锁的最佳实践
  1. 永远只在更新对象的成员变量时加锁
  2. 永远只在访问可变的成员变量时加锁
  3. 永远不在调用其他对象的方法时加锁
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