Java多線程之Lock的使用

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

/**
 * Lockers
 * 在多線程編程里面一個重要的概念是鎖定，如果一個資源是多個線程共享的，為了保證數據的完整性，
 * 在進行事務性操作時需要將共享資源鎖定，這樣可以保證在做事務性操作時只有一個線程能對資源進行操作，
 * 從而保證數據的完整性。在5.0以前，鎖定的功能是由Synchronized關鍵字來實現的。
 */
public class Lockers {

    /**
     * 測試Lock的使用。在方法中使用Lock，可以避免使用Synchronized關鍵字。
     */
    public static class LockTest {

        Lock lock = new ReentrantLock();// 鎖
        double value = 0d; // 值
        int addtimes = 0;

        /**
         * 增加value的值，該方法的操作分為2步，而且相互依賴，必須實現在一個事務中
         * 所以該方法必須同步，以前的做法是在方法聲明中使用Synchronized關鍵字。
         */
        public void addValue(double v) {
            lock.lock();// 取得鎖
            System.out.println("LockTest to addValue: " + v + "   "
                    + System.currentTimeMillis());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
            this.value += v;
            this.addtimes++;
            lock.unlock();// 釋放鎖
        }

        public double getValue() {
            return this.value;
        }
    }
    public static void testLockTest() throws Exception{
        final LockTest lockTest = new LockTest();
        // 新建任務1，調用lockTest的addValue方法
        Runnable task1 = new Runnable(){
            public void run(){
                lockTest.addValue(55.55);
            }
        };
        // 新建任務2，調用lockTest的getValue方法
        Runnable task2 = new Runnable(){
            public void run(){
                System.out.println("value: " + lockTest.getValue());
            }
        };
        // 新建任務執行服務
        ExecutorService cachedService = Executors.newCachedThreadPool();
        Future future = null;
        // 同時執行任務1三次，由於addValue方法使用了鎖機制，所以，實質上會順序執行
        for (int i=0; i<3; i++){
            future = cachedService.submit(task1);
        }
        // 等待最后一個任務1被執行完
        future.get();
        // 再執行任務2，輸出結果
        future = cachedService.submit(task2);
        // 等待任務2執行完后，關閉任務執行服務
        future.get();
        cachedService.shutdownNow();
    }

    /**
     * ReadWriteLock內置兩個Lock，一個是讀的Lock，一個是寫的Lock。
     * 多個線程可同時得到讀的Lock，但只有一個線程能得到寫的Lock，
     * 而且寫的Lock被鎖定后，任何線程都不能得到Lock。ReadWriteLock提供的方法有：
     * readLock(): 返回一個讀的lock
     * writeLock(): 返回一個寫的lock, 此lock是排他的。
     * ReadWriteLockTest很適合處理類似文件的讀寫操作。
     * 讀的時候可以同時讀，但不能寫；寫的時候既不能同時寫也不能讀。
     */
    public static class ReadWriteLockTest{
        // 鎖
        ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
        // 值
        double value = 0d;
        int addtimes = 0;

        /**
         * 增加value的值，不允許多個線程同時進入該方法
         */
        public void addValue(double v) {
            // 得到writeLock並鎖定
            Lock writeLock = lock.writeLock();
            writeLock.lock();
            System.out.println("ReadWriteLockTest to addValue: " + v + "   "
                    + System.currentTimeMillis());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
            try {
                // 做寫的工作
                this.value += v;
                this.addtimes++;
            } finally {
                // 釋放writeLock鎖
                writeLock.unlock();
            }
        }
        /**
         * 獲得信息。當有線程在調用addValue方法時，getInfo得到的信息可能是不正確的。
         * 所以，也必須保證該方法在被調用時，沒有方法在調用addValue方法。
         */
        public String getInfo() {
            // 得到readLock並鎖定
            Lock readLock = lock.readLock();
            readLock.lock();
            System.out.println("ReadWriteLockTest to getInfo   "
                    + System.currentTimeMillis());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
            try {
                // 做讀的工作
                return this.value + " : " + this.addtimes;
            } finally {
                // 釋放readLock
                readLock.unlock();
            }
        }
    }

    public static void testReadWriteLockTest() throws Exception{
        final ReadWriteLockTest readWriteLockTest = new ReadWriteLockTest();
        // 新建任務1，調用lockTest的addValue方法
        Runnable task_1 = new Runnable(){
            public void run(){
                readWriteLockTest.addValue(55.55);
            }
        };
        // 新建任務2，調用lockTest的getValue方法
        Runnable task_2 = new Runnable(){
            public void run(){
                System.out.println("info: " + readWriteLockTest.getInfo());
            }
        };
        // 新建任務執行服務
        ExecutorService cachedService_1 = Executors.newCachedThreadPool();
        Future future_1 = null;
        // 同時執行5個任務，其中前2個任務是task_1，后兩個任務是task_2
        for (int i=0; i<2; i++){
            future_1 = cachedService_1.submit(task_1);
        }
        for (int i=0; i<2; i++){
            future_1 = cachedService_1.submit(task_2);
        }
        // 最后一個任務是task_1
        future_1 = cachedService_1.submit(task_1);
        // 這5個任務的執行順序應該是：
        // 第一個task_1先執行，第二個task_1再執行；這是因為不能同時寫，所以必須等。
        // 然后2個task_2同時執行；這是因為在寫的時候，就不能讀，所以都等待寫結束，
        // 又因為可以同時讀，所以它們同時執行
        // 最后一個task_1再執行。這是因為在讀的時候，也不能寫，所以必須等待讀結束后，才能寫。

        // 等待最后一個task_2被執行完
        future_1.get();
        cachedService_1.shutdownNow();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Lockers.testLockTest();
        System.out.println("---------------------");
        Lockers.testReadWriteLockTest();
    }
}

 

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