java并发（4）——ReentrantLock，Condition，Semaphore

梦里梦外; 2022-05-28 08:12 213阅读 0赞

# ReentrantLock #

在Synchronized优化以前，synchronized的性能是比ReenTrantLock差很多的，但是自从jdk1.6开始，Synchronized引入了偏向锁，轻量级锁（自旋锁）后，两者的性能就差不多了，在两种方法都可用的情况下，官方甚至建议使用synchronized，其实synchronized的优化我感觉就借鉴了ReenTrantLock中的CAS技术。都是试图在用户态就把加锁问题解决，避免进入内核态的线程阻塞。  
看一下ReentrantLock的接口：  
![这里写图片描述][70]

## 简单的例子 ##

![这里写图片描述][70 1]  
运行结果：  
![这里写图片描述][70 2]  
如果在不加锁的情况下运行结果，最终的数字不确定（接近10000000）：  
![这里写图片描述][70 3]

## ReenTrantLock独有的能力： ##

1.  ReenTrantLock提供了一种能够中断等待锁的线程的机制，通过lock.lockInterruptibly()来实现这个机制。
2.  ReenTrantLock可以指定是公平锁还是非公平锁。而synchronized只能是非公平锁。所谓的公平锁就是先等待的线程先获得锁。
3.  ReenTrantLock提供了一个Condition（条件）类，用来实现分组唤醒需要唤醒的线程们，而不是像synchronized要么随机唤醒一个线程要么唤醒全部线程。

## 中断机制 ##

来看一下ReentrantLock相对于synchronized的第一点特点：ReenTrantLock提供了一种能够中断等待锁的线程的机制，通过lock.lockInterruptibly()来实现这个机制。  
![这里写图片描述][70 4]  
![这里写图片描述][70 5]  
运行结果：  
![这里写图片描述][70 6]

## 公平锁 ##

在大多数情况下锁的申请都是非公平的，如果线程1首先申请的锁，之后线程2申请锁，当这把锁可用的时候，系统只会从这个锁的等待队列中随机挑选一个。这样容易造成某些线程饿死。而公平锁是排队的遵循先到先得的原则：  
![这里写图片描述][70 7]  
公平锁运行结果：  
![这里写图片描述][70 8]  
非公平锁运行结果：  
![这里写图片描述][70 9]

## Condition ##

如果理解Object.wait()和Object.notify()那么Condition就比较好理解了，wait和notify是和synchronized关键字配合使用  
Condition接口的方法如下：  
![这里写图片描述][70 10]

void await() throws InterruptedException

当前线程进入等待状态，直到被通知（signal）或者被中断时，当前线程进入运行状态，从await()返回；

void awaitUninterruptibly()

当前线程进入等待状态，直到被通知，对中断不做响应；

long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException

在`await()`的返回条件基础上增加了超时响应，返回值表示当前剩余的时间，如果在nanosTimeout之前被唤醒，返回值 = nanosTimeout - 实际消耗的时间，返回值 <= 0表示超时；

boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException

同样是在`await()`的返回条件基础上增加了超时响应，与接口3不同的是：

可以自定义超时时间单位；  
返回值返回true/false，在time之前被唤醒，返回true，超时返回false。

boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException

当前线程进入等待状态直到将来的指定时间被通知，如果没有到指定时间被通知返回true，否则，到达指定时间，返回false；

void signal()

唤醒一个等待在Condition上的线程；

void signalAll()

唤醒等待在Condition上所有的线程。

示例：  
![这里写图片描述][70 11]  
运行结果：  
![这里写图片描述][70 12]  
和wait/notify一样，当线程使用condition.await()的时候，要求线程持有相关的锁，当线程调用condition.await()之后，这个线程会释放持有的锁，并进入等待状态。当调用notify()的时候系统会挑选一个等待在该条件下的线程并唤醒之。

在JDK内部，重入锁和Condition被广泛使用，以ArrayBlockingQueue为例：  
![这里写图片描述][70 13]  
![这里写图片描述][70 14]  
![这里写图片描述][70 15]

## 信号量：Semaphore ##

信号量为多个线程协作提供了更强大的控制方法，无论是ReentrantLock还是Synchronized一次都只允许一个线程访问一个资源。信号量允许多个线程同时访问同一个资源：  
看下Semaphore的接口定义：  
![这里写图片描述][70 16]  
有两个构造函数：  
![这里写图片描述][70 17]  
permits表示一次允许多少个线程， fair表示是否公平锁

示例：  
![这里写图片描述][70 18]

[70]: /images/20220528/7c303c9e7dcd419c987734d3705c3281.png
[70 1]: /images/20220528/acc2d8f04ef9433cb9d30dc7522a70e3.png
[70 2]: /images/20220528/73356d27925d4d83ae4a188063af3fd9.png
[70 3]: /images/20220528/0d1f66f5837e43bbb3effeaee2ea2ee5.png
[70 4]: /images/20220528/9d3ccd7c4020488097fe880b89aec389.png
[70 5]: /images/20220528/0e6cd481cd4440d9ad59dd9d0a5773fe.png
[70 6]: /images/20220528/2a48582eae2e49d1a21396a5053d8023.png
[70 7]: /images/20220528/dca761ae15884671a51c44e4f31b55ba.png
[70 8]: /images/20220528/3cb511e57b8f4294958ac95730661cb4.png
[70 9]: /images/20220528/b19787280cb04ccea8520d980b4e5835.png
[70 10]: /images/20220528/1a74e8e9df284cd3a6e6a8bc1691315e.png
[70 11]: /images/20220528/b1f444b4a82e40568381819926ab2466.png
[70 12]: /images/20220528/c5aaf69ffbc245448245ccb6dcd8dde5.png
[70 13]: /images/20220528/44dfee1f4ce84d77a9a7bb3e2e53ac82.png
[70 14]: /images/20220528/b3b2f6bddb7e46cc85b89f7fc572a350.png
[70 15]: /images/20220528/3c842e31d2174c0da44db9d02190e8a5.png
[70 16]: /images/20220528/bbb5292f22f24828ac63a6dab968aee5.png
[70 17]: /images/20220528/d6e58b7aa9d04818949156f6edd9e992.png
[70 18]: /images/20220528/666ea2c1cb774fd2b4134619ff1c8872.png