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  • ZZTHX-线程锁

    以前一直在做卡乐付,悲剧的是项目中的余额查询,超级转账和刷卡器相关的东西已经开发好了,我对这块还是比较好奇和感兴趣的,在项目空闲的时候我就开始尝试熟悉和了解这块的业务和代码。实践出真理,只有在实践中才能发现问题。真想自己去独立的去实现这块逻辑啊,加深一下理解。哈哈,卡乐付五期开发结束后,让我去完成ZZTHX的开发,机会终于来了,虽然时间比较紧张充满挑战,但是我还是很高兴的。在开发中遇到了各种各样的问题,我认为有必要去总结一下,记录一下自己的成长。ZZTHX了两种刷卡器磁条和IC刷卡器

         在开发中一般把比较耗时的操作,都会进行异步处理,这样不会阻塞主线程。项目中刷卡,刷卡器的加密都是异步处理的,譬如获取加密后的密码,首先要等待界面密码输入完成,之后去调用刷卡器加密,加密完成后才能返回密码。

     这里就要把异步操作转化成同步的,这里就用到了线程锁。

    1. 对象锁

          所有对象都自动含有单一的锁。      JVM负责跟踪对象被加锁的次数。如果一个对象被解锁,其计数变为0。在任务(线程)第一次给对象加锁的时候,计数变为1。每当这个相同的任务(线程)在此对象上获得锁时,计数会递增。      只有首先获得锁的任务(线程)才能继续获取该对象上的多个锁。      每当任务离开一个synchronized方法,计数递减,当计数为0的时候,锁被完全释放,此时别的任务就可以使用此资源。

    2. 类锁

          对于同步静态方法/静态变量互斥体,由于一个class不论被实例化多少次,其中的静态方法和静态变量在内存中都只由一份。所以,一旦一个静态的方法被申明为synchronized。此类所有的实例化对象在调用此方法,共用同一把锁,我们称之为类锁。一旦一个静态变量被作为synchronized block的互斥体。进入此同步区域时,都要先获得此静态变量的对象锁。

          由上述同步静态方法引申出一个概念,那就是类锁。其实系统中并不存在什么类锁。当一个同步静态方法被调用时,系统获取的其实就是代表该类的类对象的对象锁

    若要同时获取两种锁,同时获取类锁和对象锁是允许的,并不会产生任何问题,但使用类锁时一定要注意,一旦产生类锁的嵌套获取的话,就会产生死锁,因为每个class在内存中都只能生成一个Class实例对象。

    3. synchronized同步块

    3.1. 同步到单一对象锁

            当使用同步块时,如果方法下的同步块都同步到一个对象上的锁,则所有的任务(线程)只能互斥的进入这些同步块。         Resource1.java演示了三个线程(包括main线程)试图进入某个类的三个不同的方法的同步块中,虽然这些同步块处在不同的方法中,但由于是同步到同一个对象(当前对象 synchronized (this)),所以对它们的方法依然是互斥的。

     

    package com.zj.lock;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
     
    public class Resource1 {
        public void f() {
           // other operations should not be locked...
           System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                  + ":not synchronized in f()");
           synchronized (this) {
               for (int i = 0; i < 5; i++) {
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                         + ":synchronized in f()");
                  try {
                      TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
               }
           }
        }
     
        public void g() {
           // other operations should not be locked...
           System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                  + ":not synchronized in g()");
           synchronized (this) {
               for (int i = 0; i < 5; i++) {
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                         + ":synchronized in g()");
                  try {
                      TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
               }
           }
        }
     
        public void h() {
           // other operations should not be locked...
           System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                  + ":not synchronized in h()");
           synchronized (this) {
               for (int i = 0; i < 5; i++) {
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                         + ":synchronized in h()");
                  try {
                      TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
               }
           }
        }
     
        public static void main(String[] args) {
           final Resource1 rs = new Resource1();
     
           new Thread() {
               public void run() {
                  rs.f();
               }
           }.start();
     
           new Thread() {
               public void run() {
                  rs.g();
               }
           }.start();
     
           rs.h();
        }
    }
    

    3.2. 同步到多个对象锁

            Resource1.java演示了三个线程(包括main线程)试图进入某个类的三个不同的方法的同步块中,这些同步块处在不同的方法中,并且是同步到三个不同的对象(synchronized (this),synchronized(syncObject1),synchronized (syncObject2)),所以对它们的方法中的临界资源访问是独立的。

    4. Lock对象锁

          除了使用synchronized外,还可以使用Lock对象来创建临界区。Resource3.java的演示效果同Resource1.java;Resource4.java的演示效果同

    package com.zj.lock;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
     
    public class Resource1 {
        public void f() {
           // other operations should not be locked...
           System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                  + ":not synchronized in f()");
           synchronized (this) {
               for (int i = 0; i < 5; i++) {
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                         + ":synchronized in f()");
                  try {
                      TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
               }
           }
        }
     
        public void g() {
           // other operations should not be locked...
           System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                  + ":not synchronized in g()");
           synchronized (this) {
               for (int i = 0; i < 5; i++) {
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                         + ":synchronized in g()");
                  try {
                      TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
               }
           }
        }
     
        public void h() {
           // other operations should not be locked...
           System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                  + ":not synchronized in h()");
           synchronized (this) {
               for (int i = 0; i < 5; i++) {
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                         + ":synchronized in h()");
                  try {
                      TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
               }
           }
        }
     
        public static void main(String[] args) {
           final Resource1 rs = new Resource1();
     
           new Thread() {
               public void run() {
                  rs.f();
               }
           }.start();
     
           new Thread() {
               public void run() {
                  rs.g();
               }
           }.start();
     
           rs.h();
        }
    }
    

     

    package com.zj.lock;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    import java.util.concurrent.locks.Lock;
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
     
    public class Resource4 {
        private Lock lock1 = new ReentrantLock();
        private Lock lock2 = new ReentrantLock();
        private Lock lock3 = new ReentrantLock();
     
        public void f() {
           // other operations should not be locked...
           System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                  + ":not synchronized in f()");
           lock1.lock();
           try {
               for (int i = 0; i < 5; i++) {
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                         + ":synchronized in f()");
                  try {
                      TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
               }
           } finally {
               lock1.unlock();
           }
        }
     
        public void g() {
           // other operations should not be locked...
           System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                  + ":not synchronized in g()");
           lock2.lock();
           try {
               for (int i = 0; i < 5; i++) {
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                         + ":synchronized in g()");
                  try {
                      TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
               }
           } finally {
               lock2.unlock();
           }
        }
     
        public void h() {
           // other operations should not be locked...
           System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                  + ":not synchronized in h()");
           lock3.lock();
           try {
               for (int i = 0; i < 5; i++) {
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                         + ":synchronized in h()");
                  try {
                      TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
               }
           } finally {
               lock3.unlock();
           }
        }
     
        public static void main(String[] args) {
           final Resource4 rs = new Resource4();
     
           new Thread() {
               public void run() {
                  rs.f();
               }
           }.start();
     
           new Thread() {
               public void run() {
                  rs.g();
               }
           }.start();
     
           rs.h();
        }
    }
    

      

     

    5. synchronized和lock的区别:

          Lock 的锁定是通过代码实现的,而 synchronized 是在 JVM 层面上实现的。

          synchronized 在锁定时如果方法块抛出异常,JVM 会自动将锁释放掉,不会因为出了异常没有释放锁造成线程死锁。但是 Lock 的话就享受不到 JVM 带来自动的功能,出现异常时必须在 finally 将锁释放掉,否则将会引起死锁。

          在资源竞争不是很激烈的情况下,偶尔会有同步的情形下,synchronized是很合适的。原因在于,编译程序通常会尽可能的进行优化synchronize,另外可读性非常好,不管用没用过5.0多线程包的程序员都能理解。

          ReentrantLock:

          ReentrantLock提供了多样化的同步,比如有时间限制的同步,可以被Interrupt的同步(synchronized的同步是不能Interrupt的)等。在资源竞争不激烈的情形下,性能稍微比synchronized差点点。但是当同步非常激烈的时候,synchronized的性能一下子能下降好几十倍。而ReentrantLock确还能维持常态。

          Atomic:

          和上面的类似,不激烈情况下,性能比synchronized略逊,而激烈的时候,也能维持常态。激烈的时候,Atomic的性能会优于ReentrantLock一倍左右。但是其有一个缺点,就是只能同步一个值,一段代码中只能出现一个Atomic的变量,多于一个同步无效。因为他不能在多个Atomic之间同步。

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