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  • synchronized 与 Lock

    java中使用锁的两个基本工具是 synchronized 和 Lock。
     
    一直很喜欢synchronized,因为使用它很方便。比如,需要对一个方法进行同步,那么只需在方法的签名添加一个synchronized关键字。
     
    // 未同步的方法
    public void test() {}
    // 同步的方法
    pubilc synchronized void test() {}
     
    synchronized 也可以用在一个代码块上,看
     
    public void test() {
         synchronized(obj) {
              System.out.println("===");
         }
    }
     
    synchronized 用在方法和代码块上有什么区别呢?
     
    synchronized 用在方法签名上(以test为例),当某个线程调用此方法时,会获取该实例的对象锁,方法未结束之前,其他线程只能去等待。当这个方法执行完时,才会释放对象锁。其他线程才有机会去抢占这把锁,去执行方法test,但是发生这一切的基础应当是所有线程使用的同一个对象实例,才能实现互斥的现象。否则synchronized关键字将失去意义。
     
    但是如果该方法为类方法,即其修饰符为static,那么synchronized 意味着某个调用此方法的线程当前会拥有该类的锁,只要该线程持续在当前方法内运行,其他线程依然无法获得方法的使用权!
     
    synchronized 用在代码块的使用方式:synchronized(obj){//todo code here}
     
    当线程运行到该代码块内,就会拥有obj对象的对象锁,如果多个线程共享同一个Object对象,那么此时就会形成互斥!特别的,当obj == this时,表示当前调用该方法的实例对象。即
     
    public void test() {
         ...
         synchronized(this) {
              // todo your code
         }
         ...
    }
     
    此时,其效果等同于
    public synchronized void test() {
         // todo your code
    }
     
     
    使用synchronized代码块,可以只对需要同步的代码进行同步,这样可以大大的提高效率。
     
    小结:
    使用synchronized 代码块相比方法有两点优势:
    1、可以只对需要同步的使用
    2、与wait()/notify()/nitifyAll()一起使用时,比较方便
     
    ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
     
    wait() 与notify()/notifyAll()
     
    这三个方法都是Object的方法,并不是线程的方法!
    wait():释放占有的对象锁,线程进入等待池,释放cpu,而其他正在等待的线程即可抢占此锁,获得锁的线程即可运行程序。而sleep()不同的是,线程调用此方法后,会休眠一段时间,休眠期间,会暂时释放cpu,但并不释放对象锁。也就是说,在休眠期间,其他线程依然无法进入此代码内部。休眠结束,线程重新获得cpu,执行代码。wait()和sleep()最大的不同在于wait()会释放对象锁,而sleep()不会!
     
    notify(): 该方法会唤醒因为调用对象的wait()而等待的线程,其实就是对对象锁的唤醒,从而使得wait()的线程可以有机会获取对象锁。调用notify()后,并不会立即释放锁,而是继续执行当前代码,直到synchronized中的代码全部执行完毕,才会释放对象锁。JVM则会在等待的线程中调度一个线程去获得对象锁,执行代码。需要注意的是,wait()和notify()必须在synchronized代码块中调用
     
    notifyAll()则是唤醒所有等待的线程。
     
    为了说明这一点,举例如下:
    两个线程依次打印"A""B",总共打印10次。
     
    public class Consumer implements Runnable {
     
         @Override
         public synchronized void run() {
                // TODO Auto-generated method stub
                int count = 10;
                while(count > 0) {
                     synchronized (Test. obj) {
                         
                         System. out.print( "B");
                         count --;
                         Test. obj.notify(); // 主动释放对象锁
                         
                          try {
                               Test. obj.wait();
                               
                         } catch (InterruptedException e) {
                                // TODO Auto-generated catch block
                               e.printStackTrace();
                         }
                    }
                    
               }
         }
    }
     
    public class Produce implements Runnable {
     
         @Override
         public void run() {
                // TODO Auto-generated method stub
                int count = 10;
                while(count > 0) {
                     synchronized (Test. obj) {
                         
                          //System.out.print("count = " + count);
                         System. out.print( "A");
                         count --;
                         Test. obj.notify();
                         
                          try {
                               Test. obj.wait();
                         } catch (InterruptedException e) {
                                // TODO Auto-generated catch block
                               e.printStackTrace();
                         }
                    }
                    
               }
     
         }
     
    }
     
    测试类如下:
     
    public class Test {
     
         public static final Object obj = new Object();
         
         public static void main(String[] args) {
               
                new Thread( new Produce()).start();
                new Thread( new Consumer()).start();
               
         }
    }
     
    这里使用static obj作为锁的对象,当线程Produce启动时(假如Produce首先获得锁,则Consumer会等待),打印“A”后,会先主动释放锁,然后阻塞自己。Consumer获得对象锁,打印“B”,然后释放锁,阻塞自己,那么Produce又会获得锁,然后...一直循环下去,直到count = 0.这样,使用Synchronized和wait()以及notify()就可以达到线程同步的目的。
     
    ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
     
    除了wait()和notify()协作完成线程同步之外,使用Lock也可以完成同样的目的。
     
    ReentrantLock 与synchronized有相同的并发性和内存语义,还包含了中断锁等候和定时锁等候,意味着线程A如果先获得了对象obj的锁,那么线程B可以在等待指定时间内依然无法获取锁,那么就会自动放弃该锁。
     
    但是由于synchronized是在JVM层面实现的,因此系统可以监控锁的释放与否,而ReentrantLock使用代码实现的,系统无法自动释放锁,需要在代码中finally子句中显式释放锁lock.unlock();
     
    同样的例子,使用lock 如何实现呢?
     
    public class Consumer implements Runnable {
     
         private Lock lock;
         public Consumer(Lock lock) {
                this. lock = lock;
         }
         @Override
         public void run() {
                // TODO Auto-generated method stub
                int count = 10;
                while( count > 0 ) {
                     try {
                          lock.lock();
                         count --;
                         System. out.print( "B");
                    } finally {
                          lock.unlock(); //主动释放锁
                          try {
                               Thread. sleep(91L);
                         } catch (InterruptedException e) {
                                // TODO Auto-generated catch block
                               e.printStackTrace();
                         }
                    }
               }
     
         }
     
    }
     
    public class Producer implements Runnable{
     
         private Lock lock;
         public Producer(Lock lock) {
                this. lock = lock;
         }
         @Override
         public void run() {
                // TODO Auto-generated method stub
                int count = 10;
                while (count > 0) {
                     try {
                          lock.lock();
                         count --;
                         System. out.print( "A");
                    } finally {
                          lock.unlock();
                          try {
                               Thread. sleep(90L);
                         } catch (InterruptedException e) {
                                // TODO Auto-generated catch block
                               e.printStackTrace();
                         }
                    }
               }
         }
    }
     
    调用代码:
     
    public class Test {
     
         public static void main(String[] args) {
               Lock lock = new ReentrantLock();
               
               Consumer consumer = new Consumer(lock);
               Producer producer = new Producer(lock);
               
                new Thread(consumer).start();
                new Thread( producer).start();
               
         }
    }
     
     
    使用建议:
     
    在并发量比较小的情况下,使用synchronized是个不错的选择,但是在并发量比较高的情况下,其性能下降很严重,此时ReentrantLock是个不错的方案。
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