JDK5.0新特性系列---11.3线程 锁Lock

 

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
 
 
/**
    在多线程编程里,一个重要的概念是锁定,如果一个资源是多个线程共享的,为了保证数据的完整性,在进行事务性操作时
需要将共享资源锁定,这样可以保证只有一个线程能对资源进行操作,从而保证了数据的完整性.在J2SE5.0以前锁定的功能是
由synchronized关键字来实现的.本节实例介绍如何使用J2SE 5.0中的新特性实现锁定,包括一般的锁、读写锁等.
关键技术剖析:
    在J2SE5.0中的锁是由java.util.concurrent.locks.lock实现的,使用它的关键技术点如下:
    1.ReentrantLock类实现了Lock接口,通过它可以完全取代synchronized关键字.
    2.ReentrantLock的lock方法取得锁,如果该锁定没有被其他线程占据,则获取该锁定并返回,将保持计数器置为1;如果当前线程已经占据锁,则立即返回,将保持计数器加1;如果锁定被其他线程占据,则当前线程进入睡眠状态,等待其他线程释放
锁,此时保持计数器置为1.
    3.ReentrantLock的unlock方法释放锁,如果当前线程是锁的占有者,则将保持计数器减1,如果保持计数器等于0,则释放锁.如果当前线程不是锁的占有者,则抛出异常.
    4.ReadWriteLock是一个继承Lock的接口,定义了读写锁.它的一个实现类是ReentrantReadWriteLock
    5.ReentrantReadWriteLock的writeLock方法获得用于写入操作的锁定,当获得写入锁时,其他线程想进行读写操作都必须等待.
    6.ReentrantReadWriteLock的readLock方法获得用于读操作的锁定,当获得读取锁时,其他读的线程可以继续获得读取锁,但是不能获得写入锁.   
*/
public class Lockers {
       /**测试Lock的使用.在方法中使用Lock,可以避免使用synchronized关键字*/
       public static class LockTest{
              Lock lock = new ReentrantLock();//锁
              double value = 0d; //值
              int addtimes = 0;
              /**
               * 增加value的值,该方法的操作分为2岁,而且相互依赖,必须实现在一个事务中
               * 所以该方法必须同步,以前的做法是在方法声明中使用synchronized关键字
               */
              public void addValue(double v){
                     lock.lock();//锁住锁
                     System.out.println("LockTest to addValue: " + v + " " + System.currentTimeMillis());
                     try {
                            Thread.sleep(1000);
                     }catch(InterruptedException e){
                     }
                     this.value += v;
                     this.addtimes++;
                     lock.unlock();
              }
              public double getValue(){
                     return this.value;
              }
       }
       public static void testLockTest() throws Exception{
              final LockTest lockTest = new LockTest();
              //新建任务1,调用lockTest的addValue方法
              Runnable task1 = new Runnable(){
                     public void run(){
                            lockTest.addValue(55.55);
                     }
              };
              //新建任务2,调用lockTest的getValue方法
               Runnable task2 = new Runnable(){
                      public void run(){
                             System.out.println("value: " + lockTest.getValue());
                      }
               };
               //新建任务执行服务
               ExecutorService cachedService = Executors.newCachedThreadPool();
               Future future = null;
               //同时执行任务1三次,由于 addValue方法使用了锁机制,所以,实质上会顺序执行
               for(int i=0;i<3;i++){
                      future = cachedService.submit(task1);
               }
               future.get();//等待最后一个任务1被执行完
               future = cachedService.submit(task2);//再执行任务2,输出结果
               future.get();//等待任务2执行完后,关闭任务执行服务
               cachedService.shutdownNow();
       }
       /**
        * ReadWriteLock内置两个Lock,一个是读的Lock,一个是写的Lock
        * 多个线程可同时得到读的Lock,但只有一个线程能得到写的Lock
        * 而且写的Lock被锁定后,任何线程都不能得到Lock.ReadWriteLock提供的方法有:
        * readLock():返回一个读的Lock
        * writeLock():返回一个写的lock,此lock是排它的
        * ReadWriteLockTest很适合处理类似文件的读写操作
        * 读的时候可以同时读,但是不能写,写的时候既不能同时写,也不能读
        */
       public static class ReadWriteLockTest{
              ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();//锁
              double value = 0d; //值
              int addtimes = 0;
              /**增加value的值,不允许多个线程同时进入该方法*/
              public void addValue(double v){
                     //得到writeLock并锁定
                     Lock writeLock = lock.writeLock();
                     writeLock.lock();
                     System.out.println("ReadWriteLockTest to addValue: " + v + " " + System.currentTimeMillis());
                     try{
                            Thread.sleep(1000);
                     }catch(InterruptedException e){                        
                     }
                     try{
                            //做写的工作
                            this.value += v;
                            this.addtimes++;
                     }finally{
                            writeLock.unlock();
                     }
              }
              /**
               *获得信息.当有线程在调用addValue方法时,getInfo得到的信息可能是不正确的.
               *所以,也必须保证该方法在被调用时,没有方法在调用addValue方法.
               */
              public String getInfo(){
                     //得到 readLock并锁定
                     Lock readLock = lock.readLock();
                     readLock.lock();
                     System.out.println("ReadWriteLockTest to getInfo "+System.currentTimeMillis());
                     try{
                            Thread.sleep(1000);
                     }catch(InterruptedException e){
                     }
                     try{
                            return this.value + " : " + this.addtimes;//做读的工作
                     }finally{
                            readLock.unlock();//释放readLock
                     }
              }
       }
       public static void testReadWriteLockTest() throws Exception{
              final ReadWriteLockTest readWriteLockTest = new ReadWriteLockTest();
              //新建任务1,调用lockTest的addValue方法
              Runnable task_1 = new Runnable(){
                     public void run(){
                            readWriteLockTest.addValue(55.55);
                     }
              };
              //新建任务2,调用lockTest的getValue方法
              Runnable task_2 = new Runnable(){
                     public void run(){
                            System.out.println("info " + readWriteLockTest.getInfo());
                     }
              };
              //新建任务任务执行服务
              ExecutorService cachedService_1 = Executors.newCachedThreadPool();
              Future future_1 = null;
              //同时执行5个任务,其中前2个任务是任务1,后两个任务是任务2
              for(int i=0;i<2;i++){
                     future_1 = cachedService_1.submit(task_1);
              }
              for(int i=0;i<2;i++){
                     future_1 = cachedService_1.submit(task_2);
              }
              //最后一个任务是任务1
              future_1 = cachedService_1.submit(task_1);
              //这5个任务的执行顺序应该是
              //第一个任务1先执行,第二个任务1再执行;这是因为不能同时写,所以必须等
              //然后两个任务2同时执行;这是因为在写的时候,就不能读,所以都等待写结束
              //又同时可以同时读,所以它们同时执行
              //最后一个任务1再执行.这是因为在读的时候,也不能写,所以必须等待读结束后,
              //才能写.等待最后一个任务2被执行完
              future_1.get();
              cachedService_1.shutdownNow();
       }
       public static void main(String... args)throws Exception{
              Lockers.testLockTest();
              System.out.println("--------------------------");
              Lockers.testReadWriteLockTest();
       }
}
/**
 * ReentrantReadWriteLock  获取顺序如下:
 * This class does not impose a reader or writer preference ordering for lock access.
 * However, it does support an optional fairness policy.
 * When constructed as fair, threads contend for entry using an approximatelyarrival-order policy.
 * When the write lock is released either the longest-waiting single writer will beassigned the write lock, or if there is a reader waiting longer than any writer, theset of readers will be assigned the read lock.
 * When constructed as non-fair, the order of entry to the lock need not be in arrivalorder.
 * In either case, if readers are active and a writer enters the lock then nosubsequent readers will be granted the read lock until after that writer has acquiredand released the write lock.
*/