reentrantlock介绍
reentrantlock是一个可重入的互斥锁，又被称为“独占锁”。
顾名思义，reentrantlock锁在同一个时间点只能被一个线程锁持有；而可重入的意思是，reentrantlock锁，可以被单个线程多次获取。
reentrantlock分为“公平锁”和“非公平锁”。它们的区别体现在获取锁的机制上是否公平。“锁”是为了保护竞争资源，防止多个线程同时操作线程而出错，reentrantlock在同一个时间点只能被一个线程获取(当某线程获取到“锁”时，其它线程就必须等待)；reentraantlock是通过一个fifo的等待队列来管理获取该锁所有线程的。在“公平锁”的机制下，线程依次排队获取锁；而“非公平锁”在锁是可获取状态时，不管自己是不是在队列的开头都会获取锁。
reentrantlock函数列表
// 创建一个 reentrantlock ，默认是“非公平锁”。 reentrantlock() // 创建策略是fair的 reentrantlock。fair为true表示是公平锁，fair为false表示是非公平锁。 reentrantlock(boolean fair) // 查询当前线程保持此锁的次数。 int getholdcount() // 返回目前拥有此锁的线程，如果此锁不被任何线程拥有，则返回 null。 protected thread getowner() // 返回一个 collection，它包含可能正等待获取此锁的线程。 protected collection<thread> getqueuedthreads() // 返回正等待获取此锁的线程估计数。 int getqueuelength() // 返回一个 collection，它包含可能正在等待与此锁相关给定条件的那些线程。 protected collection<thread> getwaitingthreads(condition condition) // 返回等待与此锁相关的给定条件的线程估计数。 int getwaitqueuelength(condition condition) // 查询给定线程是否正在等待获取此锁。 boolean hasqueuedthread(thread thread) // 查询是否有些线程正在等待获取此锁。 boolean hasqueuedthreads() // 查询是否有些线程正在等待与此锁有关的给定条件。 boolean haswaiters(condition condition) // 如果是“公平锁”返回true，否则返回false。 boolean isfair() // 查询当前线程是否保持此锁。 boolean isheldbycurrentthread() // 查询此锁是否由任意线程保持。 boolean islocked() // 获取锁。 void lock() // 如果当前线程未被中断，则获取锁。 void lockinterruptibly() // 返回用来与此 lock 实例一起使用的 condition 实例。 condition newcondition() // 仅在调用时锁未被另一个线程保持的情况下，才获取该锁。 boolean trylock() // 如果锁在给定等待时间内没有被另一个线程保持，且当前线程未被中断，则获取该锁。 boolean trylock(long timeout, timeunit unit) // 试图释放此锁。 void unlock()
reentrantlock示例
通过对比“示例1”和“示例2”,我们能够清晰的认识lock和unlock的作用
示例1
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import java.util.concurrent.locks.lock;
import java.util.concurrent.locks.reentrantlock;
// locktest.java
// 仓库
class depot {
private int size; // 仓库的实际数量
private lock lock; // 独占锁
public depot() {
this.size = 0;
this.lock = new reentrantlock();
}
public void produce(int val) {
lock.lock();
try {
size += val;
system.out.printf("%s produce(%d) --> size=%d\n",
thread.currentthread().getname(), val, size);
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void consume(int val) {
lock.lock();
try {
size -= val;
system.out.printf("%s consume(%d) <-- size=%d\n",
thread.currentthread().getname(), val, size);
} finally {
lock.unlock();
}
}
};
// 生产者
class producer {
private depot depot;
public producer(depot depot) {
this.depot = depot;
}
// 消费产品：新建一个线程向仓库中生产产品。
public void produce(final int val) {
new thread() {
public void run() {
depot.produce(val);
}
}.start();
}
}
// 消费者
class customer {
private depot depot;
public customer(depot depot) {
this.depot = depot;
}
// 消费产品：新建一个线程从仓库中消费产品。
public void consume(final int val) {
new thread() {
public void run() {
depot.consume(val);
}
}.start();
}
}
public class locktest1 {
public static void main(string[] args) {
depot mdepot = new depot();
producer mpro = new producer(mdepot);
customer mcus = new customer(mdepot);
mpro.produce(60);
mpro.produce(120);
mcus.consume(90);
mcus.consume(150);
mpro.produce(110);
}
}
运行结果：
thread-0 produce(60) --> size=60 thread-1 produce(120) --> size=180 thread-3 consume(150) <-- size=30 thread-2 consume(90) <-- size=-60 thread-4 produce(110) --> size=50
结果分析：
(01) depot 是个仓库。通过produce()能往仓库中生产货物，通过consume()能消费仓库中的货物。通过独占锁lock实现对仓库的互斥访问：在操作(生产/消费)仓库中货品前，会先通过lock()锁住仓库，操作完之后再通过unlock()解锁。
(02) producer是生产者类。调用producer中的produce()函数可以新建一个线程往仓库中生产产品。
(03) customer是消费者类。调用customer中的consume()函数可以新建一个线程消费仓库中的产品。
(04) 在主线程main中，我们会新建1个生产者mpro，同时新建1个消费者mcus。它们分别向仓库中生产/消费产品。
根据main中的生产/消费数量，仓库最终剩余的产品应该是50。运行结果是符合我们预期的！
这个模型存在两个问题：
(01) 现实中，仓库的容量不可能为负数。但是，此模型中的仓库容量可以为负数，这与现实相矛盾！
(02) 现实中，仓库的容量是有限制的。但是，此模型中的容量确实没有限制的！
这两个问题，我们稍微会讲到如何解决。现在，先看个简单的示例2；通过对比“示例1”和“示例2”,我们能更清晰的认识lock(),unlock()的用途。
示例2
import java.util.concurrent.locks.lock;
import java.util.concurrent.locks.reentrantlock;
// locktest.java
// 仓库
class depot {
private int size; // 仓库的实际数量
private lock lock; // 独占锁
public depot() {
this.size = 0;
this.lock = new reentrantlock();
}
public void produce(int val) {
// lock.lock();
// try {
size += val;
system.out.printf("%s produce(%d) --> size=%d\n",
thread.currentthread().getname(), val, size);
// } catch (interruptedexception e) {
// } finally {
// lock.unlock();
// }
}
public void consume(int val) {
// lock.lock();
// try {
size -= val;
system.out.printf("%s consume(%d) <-- size=%d\n",
thread.currentthread().getname(), val, size);
// } finally {
// lock.unlock();
// }
}
};
// 生产者
class producer {
private depot depot;
public producer(depot depot) {
this.depot = depot;
}
// 消费产品：新建一个线程向仓库中生产产品。
public void produce(final int val) {
new thread() {
public void run() {
depot.produce(val);
}
}.start();
}
}
// 消费者
class customer {
private depot depot;
public customer(depot depot) {
this.depot = depot;
}
// 消费产品：新建一个线程从仓库中消费产品。
public void consume(final int val) {
new thread() {
public void run() {
depot.consume(val);
}
}.start();
}
}
public class locktest2 {
public static void main(string[] args) {
depot mdepot = new depot();
producer mpro = new producer(mdepot);
customer mcus = new customer(mdepot);
mpro.produce(60);
mpro.produce(120);
mcus.consume(90);
mcus.consume(150);
mpro.produce(110);
}
}
(某一次)运行结果：
thread-0 produce(60) --> size=-60 thread-4 produce(110) --> size=50 thread-2 consume(90) <-- size=-60 thread-1 produce(120) --> size=-60 thread-3 consume(150) <-- size=-60
结果说明：
“示例2”在“示例1”的基础上去掉了lock锁。在“示例2”中，仓库中最终剩余的产品是-60，而不是我们期望的50。原因是我们没有实现对仓库的互斥访问。
示例3
在“示例3”中，我们通过condition去解决“示例1”中的两个问题：“仓库的容量不可能为负数”以及“仓库的容量是有限制的”。
解决该问题是通过condition。condition是需要和lock联合使用的：通过condition中的await()方法，能让线程阻塞[类似于wait()]；通过condition的signal()方法，能让唤醒线程[类似于notify()]。
import java.util.concurrent.locks.lock;
import java.util.concurrent.locks.reentrantlock;
import java.util.concurrent.locks.condition;
// locktest.java
// 仓库
class depot {
private int capacity; // 仓库的容量
private int size; // 仓库的实际数量
private lock lock; // 独占锁
private condition fullcondtion; // 生产条件
private condition emptycondtion; // 消费条件
public depot(int capacity) {
this.capacity = capacity;
this.size = ;
this.lock = new reentrantlock();
this.fullcondtion = lock.newcondition();
this.emptycondtion = lock.newcondition();
}
public void produce(int val) {
lock.lock();
try {
// left 表示“想要生产的数量”(有可能生产量太多，需多此生产)
int left = val;
while (left > ) {
// 库存已满时，等待“消费者”消费产品。
while (size >= capacity)
fullcondtion.await();
// 获取“实际生产的数量”(即库存中新增的数量)
// 如果“库存”+“想要生产的数量”>“总的容量”，则“实际增量”=“总的容量”-“当前容量”。(此时填满仓库)
// 否则“实际增量”=“想要生产的数量”
int inc = (size+left)>capacity ? (capacity-size) : left;
size += inc;
left -= inc;
system.out.printf("%s produce(%d) --> left=%d, inc=%d, size=%d\n",
thread.currentthread().getname(), val, left, inc, size);
// 通知“消费者”可以消费了。
emptycondtion.signal();
}
} catch (interruptedexception e) {
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void consume(int val) {
lock.lock();
try {
// left 表示“客户要消费数量”(有可能消费量太大，库存不够，需多此消费)
int left = val;
while (left > ) {
// 库存为时，等待“生产者”生产产品。
while (size <= )
emptycondtion.await();
// 获取“实际消费的数量”(即库存中实际减少的数量)
// 如果“库存”<“客户要消费的数量”，则“实际消费量”=“库存”；
// 否则，“实际消费量”=“客户要消费的数量”。
int dec = (size<left) ? size : left;
size -= dec;
left -= dec;
system.out.printf("%s consume(%d) <-- left=%d, dec=%d, size=%d\n",
thread.currentthread().getname(), val, left, dec, size);
fullcondtion.signal();
}
} catch (interruptedexception e) {
} finally {
lock.unlock();
}
}
public string tostring() {
return "capacity:"+capacity+", actual size:"+size;
}
};
// 生产者
class producer {
private depot depot;
public producer(depot depot) {
this.depot = depot;
}
// 消费产品：新建一个线程向仓库中生产产品。
public void produce(final int val) {
new thread() {
public void run() {
depot.produce(val);
}
}.start();
}
}
// 消费者
class customer {
private depot depot;
public customer(depot depot) {
this.depot = depot;
}
// 消费产品：新建一个线程从仓库中消费产品。
public void consume(final int val) {
new thread() {
public void run() {
depot.consume(val);
}
}.start();
}
}
public class locktest3 {
public static void main(string[] args) {
depot mdepot = new depot(100);
producer mpro = new producer(mdepot);
customer mcus = new customer(mdepot);
mpro.produce(60);
mpro.produce(120);
mcus.consume(90);
mcus.consume(150);
mpro.produce(110);
}
}
(某一次)运行结果：
thread-0 produce( 60) --> left= 0, inc= 60, size= 60 thread-1 produce(120) --> left= 80, inc= 40, size=100 thread-2 consume( 90) <-- left= 0, dec= 90, size= 10 thread-3 consume(150) <-- left=140, dec= 10, size= 0 thread-4 produce(110) --> left= 10, inc=100, size=100 thread-3 consume(150) <-- left= 40, dec=100, size= 0 thread-4 produce(110) --> left= 0, inc= 10, size= 10 thread-3 consume(150) <-- left= 30, dec= 10, size= 0 thread-1 produce(120) --> left= 0, inc= 80, size= 80 thread-3 consume(150) <-- left= 0, dec= 30, size= 50
以上所述是小编给大家介绍的java concurrency之互斥锁，希望对大家有所帮助
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