Java中的线程--Lock和Condition实现线程同步通信
随着学习的深入,我接触了更多之前没有接触到的知识,对线程间的同步通信有了更多的认识,之前已经学习过synchronized 实现线程间同步通信,今天来学习更多的--Lock,GO!!!
一、初时Lock
Lock比传统线程模型中的synchronized更加面向对象,与生活中的锁类似,锁本身也应该是一个对象,两个线程执行的代码块要实现同步互斥的效果,他们必须用同一个lock对象,锁是上在代表要操作的资源类的背部方法中,而不是线程代码中。看一下具体的代码,如何使用Lock对象:
- public class LockTest {
- public static void main(String[] args) {
- new LockTest().init();
- }
- private void init() {
- outputer outputer = new outputer();
- new Thread(new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- while (true) {
- try {
- Thread.sleep(10);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- outputer.output("songshengchao");
- }
- }
- }).start();
- new Thread(new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- while (true) {
- try {
- Thread.sleep(10);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- outputer.output("dongna");
- }
- }
- }).start();
- }
- static class outputer {
- // 创建锁对象
- Lock lock = new ReentrantLock();
- public void output(String name) {
- int len = name.length();
- // 加上锁
- lock.lock();
- try {
- for (int i = 0; i < len; i++) {
- System.out.print(name.charAt(i));
- }
- System.out.println();
- }finally {
- // 释放锁
- lock.unlock();
- }
- }
- }
二、读写锁
读写锁,分为读锁和写锁,多个读锁不互斥,读锁和写锁互斥,写锁与写锁互斥,这是由JVM自己控制的,你只要上好相应的锁即可。如果你的代码只读数据,可以很多人同时读,但是不能同时写,那就上读锁。如果你的代码在修改数据,只能有一个人在写,并且不能同时读取,那就上写锁。总之,读的时候上读锁,写的时候上写锁。
看看代码中如何实现:
- import java.util.Random;
- import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
- import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
- public class ReadWriteLockTest {
- public static void main(String[] args) {
- final Queue3 q3 = new Queue3();
- for (int i = 0; i < 3; i++) {
- new Thread(new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- while (true) {
- q3.get();
- }
- }
- }).start();
- new Thread(new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- while (true) {
- q3.put(new Random().nextInt(10000));
- }
- }
- }).start();
- }
- }
- static class Queue3 {
- // 共享数据 只有一个线程可以写数据 多个线程读数据
- private Object data = null;
- // 读写锁对象
- ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
- public void get() {
- // 读锁 上锁
- readWriteLock.readLock().lock();
- try {
- System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " be ready to read ");
- Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
- System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " have read data " + data);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }finally {
- // 读锁 开锁
- readWriteLock.readLock().unlock();
- }
- }
- public void put(Object data) {
- // 写锁 上锁
- readWriteLock.writeLock().lock();
- try {
- System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " be ready to write ");
- Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
- this.data = data;
- System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " have write data " + data);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- } finally {
- // 写锁 开锁
- readWriteLock.writeLock().unlock();
- }
- }
- }
- }
三、缓存系统的伪代码设计
这个jdk API文档中有一个很好的例子,就是在ReentrantReadWriteLock类中,具体可以自己看一下~
主要是读写锁的实际应用,你一定要思路清晰,具体代码如何执行,都要搞清楚,注释也比较详细,哈哈!代码如下:
- import java.util.HashMap;
- import java.util.Map;
- import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
- import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
- public class CacheDemo {
- private Map<String, Object> cache = new HashMap<String, Object>();
- private ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
- public static void main(String[] args) {
- }
- // 这个是获取缓存中数据的方法
- public Object getData(String key) {
- readWriteLock.readLock().lock();
- Object value = null;
- try {
- value = cache.get(key);
- // 如果多个线程同时执行数据库的查询 那就要执行多次数据库查询,浪费内存 可以加synchronized 上锁,但是用读写锁是更好的方法
- if (value == null) {
- // 这里代码就是从数据库中获取实际的相关数据,但是如果多线程的情况下呢?代码执行到这里,需要将从数据库中读取到的数据,写入到内存中
- // 释放读锁
- readWriteLock.readLock().unlock();
- // 加上写锁,只能有一个线程进行写数据的操作
- readWriteLock.writeLock().lock();
- try {
- // 预防多线程中同时进行写操作的线程进行数据的获取
- if(value == null) {
- value = "queryDB.getData()";
- }
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- } finally {
- // 数据写进内存之后 释放写锁
- readWriteLock.writeLock().unlock();
- }
- readWriteLock.readLock().lock();
- }
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- } finally {
- readWriteLock.readLock().unlock();
- }
- return value;
- }
- }
四、Condition来实现线程间的通讯
Condition的功能类似在传统线程技术中的Object的wait()和notify()的功能。在等待Condition的时候,允许“虚假唤醒”,这通常作为基础平台语义的让步。对大多数应用程序来说,这带来的实际影响很小,因为Condition总是在一个循环中被等待。并测试正在等待的状态说明
注意:Condition是跟随Lock对象的
JDK 中 Condition类中的例子,经典中的经典:(JDK中的解释说明)
Condition
实例实质上被绑定到一个锁上。要为特定 Lock
实例获得 Condition
实例,请使用其 newCondition()
方法。
作为一个示例,假定有一个绑定的缓冲区,它支持 put
和 take
方法。如果试图在空的缓冲区上执行 take
操作,则在某一个项变得可用之前,线程将一直阻塞;如果试图在满的缓冲区上执行 put
操作,则在有空间变得可用之前,线程将一直阻塞。我们喜欢在单独的等待 set 中保存 put
线程和 take
线程,这样就可以在缓冲区中的项或空间变得可用时利用最佳规划,一次只通知一个线程。可以使用两个 Condition
实例来做到这一点。
代码如下:(这段代码其实挺不好理解的,为什么用两个Condition?)
- class BoundedBuffer {
- final Lock lock = new ReentrantLock();
- final Condition notFull = lock.newCondition();
- final Condition notEmpty = lock.newCondition();
- final Object[] items = new Object[100];
- int putptr, takeptr, count;
- public void put(Object x) throws InterruptedException {
- lock.lock();
- try {
- while (count == items.length)
- notFull.await();
- items[putptr] = x;
- if (++putptr == items.length) putptr = 0;
- ++count;
- notEmpty.signal();
- } finally {
- lock.unlock();
- }
- }
- public Object take() throws InterruptedException {
- lock.lock();
- try {
- while (count == 0)
- notEmpty.await();
- Object x = items[takeptr];
- if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;
- --count;
- notFull.signal();
- return x;
- } finally {
- lock.unlock();
- }
- }
- }
终极难题,实现两个以上线程同时交替运行的代码,condition类来实现,之前写那个两个线程交替运行的时候,试着写了一下,大于2个线程如何写,但是没有写出来,今天终于解决了那个问题,代码如下:
- public class ThreeConditionCommunication {
- public static void main(String[] args) {
- Business3 business = new Business3();
- // 线程2
- new Thread(new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- for (int i = 1; i <= 50; i++) {
- business.sub2(i);
- }
- }
- }).start();
- // 线程3
- new Thread(new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- for (int i = 1; i <= 50; i++) {
- business.sub3(i);
- }
- }
- }).start();
- // 本身main方法就是主线程,线程1 直接可以写循环代码
- for (int i = 1; i <= 50; i++) {
- business.main(i);
- }
- }
- }
- ---------------------------------------上面是测试代码----------------------------------------
- /**
- * 改造 用Condition实现三个线程间的通讯
- *
- * @author ssc
- *
- */
- public class Business3 {
- // 是否是子线程执行 默认子线程先执行 默认主线程先执行
- private int shouldSub = 1;
- private Lock lock = new ReentrantLock();
- private Condition condition1 = lock.newCondition();
- private Condition condition2 = lock.newCondition();
- private Condition condition3 = lock.newCondition();
- public void sub2(int i) {
- lock.lock();
- try {
- // 不是线程2应该执行 让给线程3 线程2执行等待的方法
- while (shouldSub != 2) {
- // this.wait();
- // Condition类特有的等待方法 await() 线程2等待
- condition2.await();
- }
- for (int j = 1; j <= 10; j++) {
- System.out.println("sub2 thread sequece of" + j + ", loop of " + i);
- }
- // 线程2执行完毕后 让给线程3执行
- shouldSub = 3;
- // 唤醒线程3
- // this.notify();
- // 等同于 notify()
- condition3.signal();
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- } finally {
- lock.unlock();
- }
- }
- public void sub3(int i) {
- lock.lock();
- try {
- // 不是线程3应该执行 让给线程3 线程2执行等待的方法
- while (shouldSub != 3) {
- // this.wait();
- // Condition类特有的等待方法 await() 线程3等待
- condition3.await();
- }
- for (int j = 1; j <= 20; j++) {
- System.out.println("sub3 thread sequece of" + j + ", loop of " + i);
- }
- // 线程3执行完毕后 让给线程1 也就是主线程执行
- shouldSub = 1;
- // 唤醒线程1
- // this.notify();
- // 等同于 notify()
- condition1.signal();
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- } finally {
- lock.unlock();
- }
- }
- public void main(int i) {
- lock.lock();
- try {
- // 是线程2应该执行 让给线程2执行 主线程执行等待的方法
- while (shouldSub != 1) {
- //this.wait();
- condition1.await();
- }
- for (int j = 1; j <= 100; j++) {
- System.out.println("main thread sequece of" + j + ", loop of " + i);
- }
- // 主线程执行费完毕后 交给子线程执行
- shouldSub = 2;
- // 唤醒线程2
- //this.notify();
- condition2.signal();
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- } finally {
- lock.unlock();
- }
- }
- }
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