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02_可重入鎖(遞回鎖)+LockSupport+AQS原始碼分析

2020-10-23 14:14:08 軟體設計

①. 可重入鎖

1>. 可重入鎖(遞回鎖)

  • ①. 指的是同一執行緒外層函式獲得鎖后,再進入該執行緒的內層方法會自動獲取鎖 (前提,鎖物件是同一個物件)
    類似于家里面的大門,進入之后可以進入廁所、廚房等

  • ②. Java中ReentranLock(顯示鎖)和synchronized(隱式鎖)都是可重入鎖,可重入鎖的一個優點是可在一定程度避免死鎖

  • ③. 隱式鎖:(即synchronized關鍵字使用的鎖)默認是可重入鎖(同步塊、同步方法)
    原理如下:掌握

  1. 每個鎖物件擁有一個鎖計數器和一個指向持有該鎖的執行緒的指標
  2. 當執行monitorenter時,如果目標鎖物件的計數器為零,那么說明它沒有被其他執行緒持有,Java虛擬機會將該鎖物件的持有執行緒設定為當前執行緒,并且將其計數器加1,否則需要等待,直至持有執行緒釋放該鎖
  3. 當執行monitorexit時,Java虛擬機則鎖物件的計數器減1,計數器為零代表鎖已經被釋放
    在這里插入圖片描述
//1.同步塊
public class SychronizedDemo {
    Object object=new Object();

    public void sychronizedMethod(){
       new Thread(()->{
           synchronized (object){
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"外層....");
               synchronized (object){
                   System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"中層....");
                   synchronized (object){
                       System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"內層....");
                   }
               }
           }
       },"A").start();
    }
    public static void main(String[] args) {
        new SychronizedDemo().sychronizedMethod();
        /*
        輸出結果:
            A	外層....
            A	中層....
            A	內層....
        * */
    }
}
//2.同步代碼塊
class Phone{
    public synchronized void sendSms() throws Exception{
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\tsendSms");
        sendEmail();
    }
    public synchronized void sendEmail() throws Exception{
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\tsendEmail");
    }

}
/**
 * Description:
 *  可重入鎖(也叫做遞回鎖)
 *  指的是同一執行緒外層函式獲得鎖后,內層遞回函式任然能獲取該鎖的代碼
 *  在同一執行緒外外層方法獲取鎖的時候,在進入內層方法會自動獲取鎖
 *  也就是說,執行緒可以進入任何一個它已經標記的鎖所同步的代碼塊
 *  **/
public class ReenterLockDemo {
    /**
     * t1 sendSms
     * t1 sendEmail
     * t2 sendSms
     * t2 sendEmail
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone = new Phone();
        new Thread(()->{
            try {
                phone.sendSms();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"t1").start();
        new Thread(()->{
            try {
                phone.sendSms();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"t2").start();
    }
}
  • ④. 顯示鎖:(即lock)也有ReentrantLock這樣的可重入鎖
    (注意:有多少個lock,就有多少個unlock,他們是配對使用的;如果多一個或者少一個會使得其他執行緒處于等待狀態)
class Phone2{
   static ReentrantLock reentrantLock=new ReentrantLock();

    public static void sendSms(){
        reentrantLock.lock();
        /*
        //reentrantLock.lock();
        注意有多少個lock,就有多少個unlock,他們是配對使用的
        如果多了一個lock(),那么會出現執行緒B一直處于等待狀態
        * */
        reentrantLock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"sendSms");
            sendEmails();
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            reentrantLock.unlock();
        }
    }

    private static void sendEmails() {
        reentrantLock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"sendEmails...");
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            reentrantLock.unlock();
        }
    }
}
public class ReentrantLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Phone2 phone2=new Phone2();
        new Thread(()->{phone2.sendSms();},"A").start();
        new Thread(()->{phone2.sendSms();},"B").start();
    }
}

②. 為什么要使用LockSupport

2>.為什么要使用LockSupport(先來了解下傳統的等待喚醒機制)

  • ①. 3種讓執行緒等待喚醒的方法
  1. 使用Object中的wait()方法讓執行緒等待,使用Object中的notify方法喚醒執行緒
  2. 使用JUC包中Condition的await()方法讓執行緒等待,使用signal()方法喚醒執行緒
  3. LockSupport類可以阻塞當前執行緒以及喚醒指定被阻塞的執行緒
  • ②. Object類中wait( )和notify( )實作執行緒的等待喚醒
  1. wait和notify方法必須要在同步塊或同步方法里且成對出現使用, wait和notify方法兩個都去掉同步代碼塊后看運行效果出現例外情況:
    Exception in thread “A” Exception in thread “B”
    java.lang.IllegalMonitorStateException
  2. 先wait后notify才可以(如果先notify后wait會出現另一個執行緒一直處于等待狀態)
  3. synchronized是關鍵字屬于JVM層面,monitorenter(底層是通過monitor物件來完成,其實wait/notify等方法也依賴monitor物件只能在同步塊或方法中才能呼叫wait/notify等方法)
public class SynchronizedDemo {
    //等待執行緒
    public void waitThread(){
//      1.如果將synchronized (this){}注釋,會拋出例外,因為wait和notify一定要在同步塊或同步方法中
        synchronized (this){
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"coming....");
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"end....");
        }
    }
    //喚醒執行緒
    public void notifyThread(){
        synchronized (this){
            System.out.println("喚醒A執行緒....");
            notify();
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
        new Thread(()->{

//            2.如果把下行這句代碼打開,先notify后wait,會出現A執行緒一直處于等待狀態
//            try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
            synchronizedDemo.waitThread();
        },"A").start();
        new Thread(()->{
            synchronizedDemo.notifyThread();
        },"B").start();
    }
}
  • ③. Condition介面中的await和signal方法實作執行緒等待和喚醒
    (出現的問題和object中wait和notify一樣)
public class LockDemo {
    static Object object=new Object();
    public static void main(String[] args) {
        Lock lock=new ReentrantLock();
        Condition condition = lock.newCondition();

        new Thread(()->{
            //如果把下行這句代碼打開,先signal后await,會出現A執行緒一直處于等待狀態
            //try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
            lock.lock();
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"coming....");
                condition.await();
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"END....");
        },"A").start();

        new Thread(()->{
            lock.lock();
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"喚醒A執行緒****");
                condition.signal();
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        },"B").start();
    }
}

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