java并发编程

吃可爱长大的小学妹 提交于 2019-12-03 05:54:22

1.    ReentrantLock拥有与Synchronized相同的并发性和内存语义,此外还多了 锁投票,定时锁等候和中断锁等候。

     线程A和B都要获取对象O的锁定,假设A获取了对象O锁,B将等待A释放对O的锁定,
     如果使用 synchronized ,如果A不释放,B将一直等下去,不能被中断
     如果 使用ReentrantLock,如果A不释放,可以使B在等待了足够长的时间以后,中断等待,而干别的事情

    ReentrantLock获取锁定有三种方式:

    a) lock(), 如果获取了锁立即返回,如果别的线程持有锁,当前线程则一直处于休眠状态,直到获取锁

    b) tryLock(), 如果获取了锁立即返回true,如果别的线程正持有锁,立即返回false;

    c) tryLock(long timeout,TimeUnit unit),   如果获取了锁定立即返回true,如果别的线程正持有锁,会等待参数给定的时间,在等待的过程中,如果获取了锁定,就返回true,如果等待超时,返回false;

    d) lockInterruptibly:如果获取了锁定立即返回,如果没有获取锁定,当前线程处于休眠状态,直到或者锁定,或者当前线程被别的线程中断

 2.    synchronized是在JVM层面上实现的,不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定,而且在代码执行时出现异常,JVM会自动释放锁定;但是使用Lock则不行,lock是通过代码实现的,要保证锁定一定会被释放,就必须将unLock()放到finally{}中

 3.    (下面内容是转载 http://zzhonghe.iteye.com/blog/826162)

    5.0的多线程任务包对于同步的性能方面有了很大的改进,在原有synchronized关键字的基础上,又增加了ReentrantLock,以及各种Atomic类。了解其性能的优劣程度,有助与我们在特定的情形下做出正确的选择。   

    synchronized:    在资源竞争不是很激烈的情况下,偶尔有同步的情形下,synchronized是很合适的。原因在于,编译程序通常会尽可能的进行优化synchronize,另外可读性非常好,不管用没用过5.0多线程包的程序员都能理解。 
    ReentrantLock:     提供了多样化的同步,比如有时间限制的同步,可以被Interrupt的同步(synchronized的同步是不能Interrupt的)等。在资源竞争不激烈的情形下,性能稍微比synchronized差点点。但是当同步非常激烈的时候,synchronized的性能一下子能下降好几十倍。而ReentrantLock确还能维持常态。 
    Atomic:     和上面的类似,不激烈情况下,性能比synchronized略逊,而激烈的时候,也能维持常态。激烈的时候,Atomic的性能会优于ReentrantLock一倍左右。但是其有一个缺点,就是只能同步一个值,一段代码中只能出现一个Atomic的变量,多于一个同步无效。因为他不能在多个Atomic之间同步。 

    所以,我们写同步的时候,优先考虑synchronized,如果有特殊需要,再进一步优化。ReentrantLock和Atomic灵活性和伸缩性更好,但是如果用的不好,不仅不能提高性能,还可能带来灾难。 

先贴测试结果,再贴代码.

(其中:Atomic测试代码不准确,一个同步中只能有1个Actomic,这里用了2个,但是这里的测试只看速度) 

========================== 
round:100000 thread:5 
Sync = 35301694 
Lock = 56255753 
Atom = 43467535 
========================== 
round:200000 thread:10 
Sync = 110514604 
Lock = 204235455 
Atom = 170535361 
========================== 
round:300000 thread:15 
Sync = 253123791 
Lock = 448577123 
Atom = 362797227 
========================== 
round:400000 thread:20 
Sync = 16562148262 
Lock = 846454786 
Atom = 667947183 
========================== 
round:500000 thread:25 
Sync = 26932301731 
Lock = 1273354016 
Atom = 982564544

代码如下:

package test.thread;     
import static java.lang.System.out;     
import java.util.Random;     
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;     
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;     
import java.util.concurrent.ExecutorService;     
import java.util.concurrent.Executors;     
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;     
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;     
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;     
    
public class TestSyncMethods 
{     
    public static void test(int round,int threadNum,CyclicBarrier cyclicBarrier)
    {     
        new SyncTest("Sync",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();     
        new LockTest("Lock",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();     
        new AtomicTest("Atom",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();     
    }     
    public static void main(String args[])
    {    
        for(int i=0;i<5;i++){     
            int round=100000*(i+1);     
            int threadNum=5*(i+1);     
            CyclicBarrier cb=new CyclicBarrier(threadNum*2+1);     
            out.println("==========================");     
            out.println("round:"+round+" thread:"+threadNum);     
            test(round,threadNum,cb);         
        }     
    }     
}     
class SyncTest extends TestTemplate
{     
    public SyncTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb)
    {     
        super( _id, _round, _threadNum, _cb);     
    }     
    @Override    
    /**   
     * synchronized关键字不在方法签名里面,所以不涉及重载问题   
     */    
    synchronized long  getValue() 
    {     
        return super.countValue;     
    }     
    @Override    
    synchronized void  sumValue() 
    {
        super.countValue+=preInit[index++%round];     
    }     
}     
    
    
class LockTest extends TestTemplate{     
    ReentrantLock lock=new ReentrantLock();     
    public LockTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){     
        super( _id, _round, _threadNum, _cb);     
    }     
    /**   
     * synchronized关键字不在方法签名里面,所以不涉及重载问题   
     */    
    @Override    
    long getValue() {     
        try{     
            lock.lock();     
            return super.countValue;     
        }finally{     
            lock.unlock();     
        }     
    }     
    @Override    
    void sumValue() {     
        try{     
            lock.lock();     
            super.countValue+=preInit[index++%round];     
        }finally{     
            lock.unlock();     
        }     
    }     
}     
    
    
class AtomicTest extends TestTemplate{     
    public AtomicTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){     
        super( _id, _round, _threadNum, _cb);     
    }     
    @Override    
    /**   
     * synchronized关键字不在方法签名里面,所以不涉及重载问题   
     */    
    long  getValue() {     
        return super.countValueAtmoic.get();     
    }     
    @Override    
    void  sumValue() {     
        super.countValueAtmoic.addAndGet(super.preInit[indexAtomic.get()%round]);     
    }     
}     
abstract class TestTemplate{     
    private String id;     
    protected int round;     
    private int threadNum;     
    protected long countValue;     
    protected AtomicLong countValueAtmoic=new AtomicLong(0);     
    protected int[] preInit;     
    protected int index;     
    protected AtomicInteger indexAtomic=new AtomicInteger(0);     
    Random r=new Random(47);     
    //任务栅栏,同批任务,先到达wait的任务挂起,一直等到全部任务到达制定的wait地点后,才能全部唤醒,继续执行     
    private CyclicBarrier cb;     
    public TestTemplate(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){     
        this.id=_id;     
        this.round=_round;     
        this.threadNum=_threadNum;     
        cb=_cb;     
        preInit=new int[round];     
        for(int i=0;i<preInit.length;i++){     
            preInit[i]=r.nextInt(100);     
        }     
    }     
         
    abstract void sumValue();     
    /*   
     * 对long的操作是非原子的,原子操作只针对32位   
     * long是64位,底层操作的时候分2个32位读写,因此不是线程安全   
     */    
    abstract long getValue();     
    
    public void testTime(){     
        ExecutorService se=Executors.newCachedThreadPool();     
        long start=System.nanoTime();     
        //同时开启2*ThreadNum个数的读写线程     
        for(int i=0;i<threadNum;i++)
        {     
            se.execute(new Runnable()
            {     
                public void run() 
                    {     
                    for(int i=0;i<round;i++){     
                        sumValue();     
                    }     
    
                    //每个线程执行完同步方法后就等待     
                    try 
                    {     
                        cb.await();     
                    } catch (InterruptedException e) 
                    {     
                        // TODO Auto-generated catch block     
                        e.printStackTrace();     
                    } catch (BrokenBarrierException e) 
                    {     
                        // TODO Auto-generated catch block     
                        e.printStackTrace();     
                    }
                }     
            });     
            se.execute(new Runnable()
            {     
                public void run() 
                {
                    getValue();     
                    try 
                    {     
                        //每个线程执行完同步方法后就等待     
                        cb.await();     
                    } catch (InterruptedException e) 
                    {     
                        // TODO Auto-generated catch block     
                        e.printStackTrace();     
                    } catch (BrokenBarrierException e) 
                    {     
                        // TODO Auto-generated catch block     
                        e.printStackTrace();     
                    }
                }     
            });     
        }
        try
        {     
            //当前统计线程也wait,所以CyclicBarrier的初始值是threadNum*2+1     
            cb.await();     
        } catch (InterruptedException e) 
        {     
            // TODO Auto-generated catch block     
            e.printStackTrace();     
        } catch (BrokenBarrierException e) 
        {     
            // TODO Auto-generated catch block     
            e.printStackTrace();     
        }     
        //所有线程执行完成之后,才会跑到这一步     
        long duration=System.nanoTime()-start;     
        out.println(id+" = "+duration);
    }   
}

synchronized的使用场景:

    两个线程,一个打印1-100的奇数,一个打印1-100的偶数;要求:线程1打印5个之后,线程2开始打印,线程2打印5个之后,线程1再开始打印,以此循环。

  1. public class Test 
    {  
        //state==1表示线程1开始打印,state==2表示线程2开始打印  
        private static int state = 1;  
          
        private static int num1 = 1;  
        private static int num2 = 2;  
          
        public static void main(String[] args)
        {  
            final Test t = new Test();  
            new Thread(new Runnable() {  
                @Override  
                public void run() {  
                    while(num1<100){  
                        //两个线程都用t对象作为锁,保证每个交替期间只有一个线程在打印  
                        synchronized (t) {  
                            // 如果state!=1, 说明此时尚未轮到线程1打印, 线程1将调用t的wait()方法, 直到下次被唤醒  
                            if(state!=1){  
                                try {  
                                    t.wait();  
                                } catch (InterruptedException e) {  
                                    e.printStackTrace();  
                                }  
                            }  
                             // 当state=1时, 轮到线程1打印5次数字  
                            for(int j=0; j<5; j++){  
                                System.out.println(num1);  
                                num1 += 2;  
                            }  
                            // 线程1打印完成后, 将state赋值为2, 表示接下来将轮到线程2打印  
                            state = 2;  
                            // notifyAll()方法唤醒在t上wait的线程2, 同时线程1将退出同步代码块, 释放t锁  
                            t.notifyAll();  
                        }  
                    }  
                }  
            }).start();  
              
            new Thread(new Runnable() {  
                @Override  
                public void run() {  
                    while(num2<100){  
                        synchronized (t) {  
                            if(state!=2){  
                                try {  
                                    t.wait();  
                                } catch (InterruptedException e) {  
                                    e.printStackTrace();  
                                }  
                            }  
                            for(int j=0; j<5; j++){  
                                System.out.println(num2);  
                                num2 += 2;  
                            }  
                            state = 1;  
                            t.notifyAll();  
                        }  
                    }  
                }  
            }).start();  
        }  
      
    }



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