Java线程之锁对象高效同步(ReentrantLock/ReentrantReadWriteLock)

       Lock是java.util.concurrent.locks包下的接口，Lock实现提供了比使用synchronized方法和语句可获得的更广泛的锁定操作，它能以更优雅的方式处理线程同步问题，我们拿一个例子简单的实现一下和sychronized一样的效果，代码如下：

[java] view plaincopyprint?





public class LockTest {  
    public static void main(String[] args) {  
        final Outputter1 output = new Outputter1();  
        new Thread() {  
            public void run() {  
                output.output("zhangsan");  
            };  
        }.start();        
        new Thread() {  
            public void run() {  
                output.output("lisi");  
            };  
        }.start();  
    }  
}  
class Outputter1 {  
    private Lock lock = new ReentrantLock();// 锁对象  
    public void output(String name) {  
        // TODO 线程输出方法  
        lock.lock();// 得到锁  
        try {  
            for(int i = 0; i < name.length(); i++) {  
                System.out.print(name.charAt(i));  
            }  
        } finally {  
            lock.unlock();// 释放锁  
        }  
    }  
}  

<span style="font-family:Arial;font-size:12px;">public class LockTest {
public static void main(String[] args) {
final Outputter1 output = new Outputter1();
new Thread() {
public void run() {
output.output("zhangsan");
};
}.start();
new Thread() {
public void run() {
output.output("lisi");
};
}.start();
}
}
class Outputter1 {
private Lock lock = new ReentrantLock();// 锁对象
public void output(String name) {
// TODO 线程输出方法
lock.lock();// 得到锁
try {
for(int i = 0; i < name.length(); i++) {
System.out.print(name.charAt(i));
}
} finally {
lock.unlock();// 释放锁
}
}
}</span>

        这样就实现了和sychronized一样的同步效果，需要注意的是，用sychronized修饰的方法或者语句块在代码执行完之后锁自动释放，而用Lock需要我们手动释放锁，所以为了保证锁最终被释放(发生异常情况)，要把互斥区放在try内，释放锁放在finally内。

        如果说这就是Lock，那么它不能成为同步问题更完美的处理方式，下面要介绍的是读写锁(ReadWriteLock)，我们会有一种需求，在对数据进行读写的时候，为了保证数据的一致性和完整性，需要读和写是互斥的，写和写是互斥的，但是读和读是不需要互斥的，这样读和读不互斥性能更高些，来看一下不考虑互斥情况的代码原型：

[java] view plaincopyprint?





public class ReadWriteLockTest {  
    public static void main(String[] args) {  
        final Data data = new Data();  
        for (int i = 0; i < 3; i++) {  
            new Thread(new Runnable() {  
                public void run() {  
                    for (int j = 0; j < 5; j++) {  
                        data.set(new Random().nextInt(30));  
                    }  
                }  
            }).start();  
        }         
        for (int i = 0; i < 3; i++) {  
            new Thread(new Runnable() {  
                public void run() {  
                    for (int j = 0; j < 5; j++) {  
                        data.get();  
                    }  
                }  
            }).start();  
        }  
    }  
}  
class Data {      
    private int data;// 共享数据      
    public void set(int data) {  
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备写入数据");  
        try {  
            Thread.sleep(20);  
        } catch (InterruptedException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        this.data = data;  
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入" + this.data);  
    }     
    public void get() {  
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备读取数据");  
        try {  
            Thread.sleep(20);  
        } catch (InterruptedException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取" + this.data);  
    }  
}  

<span style="font-family:Arial;font-size:12px;">public class ReadWriteLockTest {
public static void main(String[] args) {
final Data data = new Data();
for (int i = 0; i < 3; i++) {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
for (int j = 0; j < 5; j++) {
data.set(new Random().nextInt(30));
}
}
}).start();
}
for (int i = 0; i < 3; i++) {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
for (int j = 0; j < 5; j++) {
data.get();
}
}
}).start();
}
}
}
class Data {
private int data;// 共享数据
public void set(int data) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备写入数据");
try {
Thread.sleep(20);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
this.data = data;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入" + this.data);
}
public void get() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备读取数据");
try {
Thread.sleep(20);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取" + this.data);
}
}</span>

        部分输出结果：

[java] view plaincopyprint?





Thread-1准备写入数据  
Thread-3准备读取数据  
Thread-2准备写入数据  
Thread-0准备写入数据  
Thread-4准备读取数据  
Thread-5准备读取数据  
Thread-2写入12  
Thread-4读取12  
Thread-5读取5  
Thread-1写入12  

<span style="font-family:Arial;font-size:12px;">Thread-1准备写入数据
Thread-3准备读取数据
Thread-2准备写入数据
Thread-0准备写入数据
Thread-4准备读取数据
Thread-5准备读取数据
Thread-2写入12
Thread-4读取12
Thread-5读取5
Thread-1写入12</span>

        我们要实现写入和写入互斥，读取和写入互斥，读取和读取互斥，在set和get方法加入sychronized修饰符：

[java] view plaincopyprint?





public synchronized void set(int data) {...}      
public synchronized void get() {...}  

<span style="font-family:Arial;font-size:12px;">public synchronized void set(int data) {...}
public synchronized void get() {...}</span>

        部分输出结果：

[java] view plaincopyprint?





Thread-0准备写入数据  
Thread-0写入9  
Thread-5准备读取数据  
Thread-5读取9  
Thread-5准备读取数据  
Thread-5读取9  
Thread-5准备读取数据  
Thread-5读取9  
Thread-5准备读取数据  
Thread-5读取9  

<span style="font-family:Arial;font-size:12px;">Thread-0准备写入数据
Thread-0写入9
Thread-5准备读取数据
Thread-5读取9
Thread-5准备读取数据
Thread-5读取9
Thread-5准备读取数据
Thread-5读取9
Thread-5准备读取数据
Thread-5读取9</span>

        我们发现，虽然写入和写入互斥了，读取和写入也互斥了，但是读取和读取之间也互斥了，不能并发执行，效率较低，用读写锁实现代码如下：

[java] view plaincopyprint?





class Data {      
    private int data;// 共享数据  
    private ReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();     
    public void set(int data) {  
        rwl.writeLock().lock();// 取到写锁  
        try {  
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备写入数据");  
            try {  
                Thread.sleep(20);  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
            this.data = data;  
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入" + this.data);  
        } finally {  
            rwl.writeLock().unlock();// 释放写锁  
        }  
    }     
    public void get() {  
        rwl.readLock().lock();// 取到读锁  
        try {  
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备读取数据");  
            try {  
                Thread.sleep(20);  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取" + this.data);  
        } finally {  
            rwl.readLock().unlock();// 释放读锁  
        }  
    }  
}  

<span style="font-family:Arial;font-size:12px;">class Data {
private int data;// 共享数据
private ReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
public void set(int data) {
rwl.writeLock().lock();// 取到写锁
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备写入数据");
try {
Thread.sleep(20);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
this.data = data;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入" + this.data);
} finally {
rwl.writeLock().unlock();// 释放写锁
}
}
public void get() {
rwl.readLock().lock();// 取到读锁
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备读取数据");
try {
Thread.sleep(20);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取" + this.data);
} finally {
rwl.readLock().unlock();// 释放读锁
}
}
}</span>

        部分输出结果：

[java] view plaincopyprint?





Thread-4准备读取数据  
Thread-3准备读取数据  
Thread-5准备读取数据  
Thread-5读取18  
Thread-4读取18  
Thread-3读取18  
Thread-2准备写入数据  
Thread-2写入6  
Thread-2准备写入数据  
Thread-2写入10  
Thread-1准备写入数据  
Thread-1写入22  
Thread-5准备读取数据  

<span style="font-family:Arial;font-size:12px;">Thread-4准备读取数据
Thread-3准备读取数据
Thread-5准备读取数据
Thread-5读取18
Thread-4读取18
Thread-3读取18
Thread-2准备写入数据
Thread-2写入6
Thread-2准备写入数据
Thread-2写入10
Thread-1准备写入数据
Thread-1写入22
Thread-5准备读取数据</span>

        从结果可以看出实现了我们的需求，这只是锁的基本用法，锁的机制还需要继续深入学习。