疯狂java


您现在的位置: 疯狂软件 >> 新闻资讯 >> 正文

synchronized 与 Lock 的那点事


 

  最近在做一个监控系统,该系统主要包括对数据实时分析和存储两个部分,由于并发量比较高,所以不可避免的使用到了一些并发的知识。为了实现这些要求,后台使用一个队列作为缓存,对于请求只管往缓存里写数据。同时启动一个线程监听该队列,检测到数据,立即请求调度线程,对数据进行处理。 具体的使用方案就是使用同步保证数据的正常,使用线程池提高效率。

  同步的实现当然是采用锁了,java中使用锁的两个基本工具是 synchronized 和 Lock。

  一直很喜欢synchronized,因为使用它很方便。比如,需要对一个方法进行同步,那么只需在方法的签名添加一个synchronized关键字。

  // 未同步的方法

  public void test() {}

  // 同步的方法

  pubilc synchronized void test() {}

  synchronized 也可以用在一个代码块上,看

  public void test() {

  synchronized(obj) {

  System.out.println("===");

  }

  }

  synchronized 用在方法和代码块上有什么区别呢?

  synchronized 用在方法签名上(以test为例),当某个线程调用此方法时,会获取该实例的对象锁,方法未结束之前,其他线程只能去等待。当这个方法执行完时,才会释放对象锁。其他线程才有机会去抢占这把锁,去执行方法test,但是发生这一切的基础应当是所有线程使用的同一个对象实例,才能实现互斥的现象。否则synchronized关键字将失去意义。

  (但是如果该方法为类方法,即其修饰符为static,那么synchronized 意味着某个调用此方法的线程当前会拥有该类的锁,只要该线程持续在当前方法内运行,其他线程依然无法获得方法的使用权!)

  synchronized 用在代码块的使用方式:synchronized(obj){//todo code here}

  当线程运行到该代码块内,就会拥有obj对象的对象锁,如果多个线程共享同一个Object对象,那么此时就会形成互斥!特别的,当obj == this时,表示当前调用该方法的实例对象。即

  public void test() {

  ...

  synchronized(this) {

  // todo your code

  }

  ...

  }

  此时,其效果等同于

  public synchronized void test() {

  // todo your code

  }

  使用synchronized代码块,可以只对需要同步的代码进行同步,这样可以大大的提高效率。

  小结:

  使用synchronized 代码块相比方法有两点优势:

  1、可以只对需要同步的使用

  2、与wait()/notify()/nitifyAll()一起使用时,比较方便

  ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

  wait() 与notify()/notifyAll()

  这三个方法都是Object的方法,并不是线程的方法!

  wait():释放占有的对象锁,线程进入等待池,释放cpu,而其他正在等待的线程即可抢占此锁,获得锁的线程即可运行程序。而sleep()不同的是,线程调用此方法后,会休眠一段时间,休眠期间,会暂时释放cpu,但并不释放对象锁。也就是说,在休眠期间,其他线程依然无法进入此代码内部。休眠结束,线程重新获得cpu,执行代码。wait()和sleep()最大的不同在于wait()会释放对象锁,而sleep()不会!

  notify(): 该方法会唤醒因为调用对象的wait()而等待的线程,其实就是对对象锁的唤醒,从而使得wait()的线程可以有机会获取对象锁。调用notify()后,并不会立即释放锁,而是继续执行当前代码,直到synchronized中的代码全部执行完毕,才会释放对象锁。JVM则会在等待的线程中调度一个线程去获得对象锁,执行代码。需要注意的是,wait()和notify()必须在synchronized代码块中调用。

  notifyAll()则是唤醒所有等待的线程。

  为了说明这一点,举例如下:

  两个线程依次打印"A""B",总共打印10次。

  public class Consumer implements Runnable {

  @Override

  public synchronized void run() {

  // TODO Auto-generated method stub

  int count = 10;

  while(count > 0) {

  synchronized (Test. obj) {

  System. out.print( "B");

  count --;

  Test. obj.notify(); // 主动释放对象锁

  try {

  Test. obj.wait();

  } catch (InterruptedException e) {

  // TODO Auto-generated catch block

  e.printStackTrace();

  }

  }

  }

  }

  }

  public class Produce implements Runnable {

  @Override

  public void run() {

  // TODO Auto-generated method stub

  int count = 10;

  while(count > 0) {

  synchronized (Test. obj) {

  //System.out.print("count = " + count);

  System. out.print( "A");

  count --;

  Test. obj.notify();

  try {

  Test. obj.wait();

  } catch (InterruptedException e) {

  // TODO Auto-generated catch block

  e.printStackTrace();

  }

  }

  }

  }

  }

  测试类如下:

  public class Test {

  public static final Object obj = new Object();

  public static void main(String[] args) {

  new Thread( new Produce()).start();

  new Thread( new Consumer()).start();

  }

  }

  这里使用static obj作为锁的对象,当线程Produce启动时(假如Produce首先获得锁,则Consumer会等待),打印“A”后,会先主动释放锁,然后阻塞自己。Consumer获得对象锁,打印“B”,然后释放锁,阻塞自己,那么Produce又会获得锁,然后...一直循环下去,直到count = 0.这样,使用Synchronized和wait()以及notify()就可以达到线程同步的目的。

  ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

  除了wait()和notify()协作完成线程同步之外,使用Lock也可以完成同样的目的。

  ReentrantLock 与synchronized有相同的并发性和内存语义,还包含了中断锁等候和定时锁等候,意味着线程A如果先获得了对象obj的锁,那么线程B可以在等待指定时间内依然无法获取锁,那么就会自动放弃该锁。

  但是由于synchronized是在JVM层面实现的,因此系统可以监控锁的释放与否,而ReentrantLock使用代码实现的,系统无法自动释放锁,需要在代码中finally子句中显式释放锁lock.unlock();

  同样的例子,使用lock 如何实现呢?

  public class Consumer implements Runnable {

  private Lock lock;

  public Consumer(Lock lock) {

  this. lock = lock;

  }

  @Override

  public void run() {

  // TODO Auto-generated method stub

  int count = 10;

  while( count > 0 ) {

  try {

  lock.lock();

  count --;

  System. out.print( "B");

  } finally {

  lock.unlock(); //主动释放锁

  try {

  Thread. sleep(91L);

  } catch (InterruptedException e) {

  // TODO Auto-generated catch block

  e.printStackTrace();

  }

  }

  }

  }

  }

  public class Producer implements Runnable{

  private Lock lock;

  public Producer(Lock lock) {

  this. lock = lock;

  }

  @Override

  public void run() {

  // TODO Auto-generated method stub

  int count = 10;

  while (count > 0) {

  try {

  lock.lock();

  count --;

  System. out.print( "A");

  } finally {

  lock.unlock();

  try {

  Thread. sleep(90L);

  } catch (InterruptedException e) {

  // TODO Auto-generated catch block

  e.printStackTrace();

  }

  }

  }

  }

  }

  调用代码:

  public class Test {

  public static void main(String[] args) {

  Lock lock = new ReentrantLock();

  Consumer consumer = new Consumer(lock);

  Producer producer = new Producer(lock);

  new Thread(consumer).start();

  new Thread( producer).start();

  }

  }

  使用建议:

  在并发量比较小的情况下,使用synchronized是个不错的选择,但是在并发量比较高的情况下,其性能下降很严重,此时ReentrantLock是个不错的方案。