线程锁技术的使用

线程锁好比传统线程模型中的 synchronized 技术,但是比 synchronized 方式更加面向对象,与生活中的锁类似,锁本身也应该是个对象。两个线程执行的代码片段如果要实现同步互斥的效果,它们必须用用一个锁对象。锁是上在代表要做操的资源的类的内部方法中,而不是线程代码中。这篇文章主要总结一下线程锁技术中 Lock锁、ReadWriteLock 锁的使用。

1. Lock的简单使用

有了synchronized 的基础,Lock 就比较简单了,首先看一个实例:

这个例子和前面介绍 synchronized 的例子差不多,区别在于将 synchronized 改成了 lock。从程序中可以看出,使用 Lock 的时候,需要先 new 一个 Lock 对象,然后在线程任务中需要同步的地方上锁,但是一定要记得放锁,所以使用 try 块去处理了一下,将放锁的动作放在 finally 块中了。

这是一个线程任务的情况,如果两个线程任务也不麻烦,还是在这个类中新建一个任务方法,因为 Lock 是这个类的成员变量,还是可以用这个 lock,而且必须用这个 lock,因为要实现同步互斥,必须使用同一把锁。

2. 读写锁的妙用

锁又分为读锁和写锁,读锁与读锁不互斥,读锁与写锁互斥,写锁与写锁互斥,这是由 jvm 自己控制的。这很好理解,读嘛,大家都能读,不会对数据造成修改,只要涉及到写,那就可能出问题。我们写代码的时候只要在挣钱的位置上相应的锁即可。读写锁有个接口叫 ReadWriteLock,我们可以创建具体的读写锁实例,通过读写锁也可以拿到读锁和写锁。下面看一下读写锁的例子。

2.1 读写锁的基本用法

为了说明读锁和写锁的特点(读锁和读锁不互斥,读锁与写锁互斥,写锁与写锁互斥),我先把上面两个任务方法中上锁和放锁的四行代码注释掉,来看一下运行结果。

其实不管是注释调读锁还是注释调写锁,还是全注释掉,都会出问题,写的时候会有线程去读。那么将读写锁加上后,再看一下运行结果。

可以看出,有了读写锁,各个线程运行有序,从结果来看,也印证了读锁和读锁不互斥,写锁与读锁、写锁都互斥的特点。

2.2 读写锁用于缓存数据

现在使用读写锁写一个模拟缓存数据的 demo,实现功能如下:现在有5个线程都需要拿数据,一开始是没有数据的,所以最先去拿数据的那个线程发现没数据,它就得去初始化一个数据,然后其他线程拿数据的时候就可以直接拿了。代码如下。

从代码中可以看出,在 processCache 方法中对读锁和写锁的交替使用。一开始进来都是读数据的,所以一开始都是上了读锁,但是当第一个线程进来发现没有缓存数据的时候,它得写数据,那么此时它得先把读锁给释放掉,换了把写锁,告诉其他线程:“哥们,这里面根本没数据啊,我们被坑了,让我先弄个数据来吧,你们等会儿~”,等该线程初始化好了数据后,其他线程就可以读了,于是它又把读锁装起来了,把写锁释放了,然后它出去了。这就模拟了拿缓存数据的一个 demo,可以看出,在一个方法中,同一个线程可以操作两个锁的。看一下运行结果。

Thread-1: no cache!

Thread-1: already cached!

Thread-1 get data: 893

Thread-0 get data: 893

Thread-2 get data: 893

这和 Hibernate 中的那个 load(id, Class.class) 方法有点类似,先拿到的是代理对象,要使用该对象的时候,如果发现没有,就新产生一个,如果有了就直接拿来用。

2.3 读写锁用于缓存系统

继续进阶,如果现在要缓存多个数据,即要写一个缓存系统,那该如何做呢?一个缓存系统无非就是一个容器,可以存储很多缓存数据,很自然的想到使用一个 Map,专门装缓存数据,然后供多个线程去使用。所以整个涉及思路,跟上面缓存单个数据是一样的,不过就是多考了一些东西而已,看下代码。

整个代码的结构和上面的一样,理解了缓存单个数据后,这个代码也不难理解。这里只是个 demo,实际中可以是跟数据库打交道,第一次从缓存中拿肯定是没有的,那么就要去数据库中查,然后把取到的数据放到缓存中,下次别的线程来就能直接从缓存中取了。看一下运行结果。

从结果中可以看出,线程 0 首先去缓存中拿 key 为 cache1 的值,没拿到,往里面写了一个,然后线程 4 去缓存中拿 key 为 cache2 的值也没拿到,于是也写了一个,在此期间线程 0 把值拿了出来,后面几个线程也随后陆续的拿出来了。读写锁的应用还是很广泛的,而且很好用,就总结这么多吧。

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