多线程通信的两种方式? (可重入锁ReentrantLock…

2019-08-16 09:40:58来源：博客园阅读 ()

多线程通信的两种方式? (可重入锁ReentrantLock和Object)

（一）Java中线程协作的最常见的两种方式：

(1)利用Object的wait()、notify()和notifyAll()方法及synchronized

(2)使用Condition、ReentrantLock

（二）Object类的wait()、notify()和notifyAll()方法

 1 /**
 2  * Wakes up a single thread that is waiting on this object's
 3  * monitor. If any threads are waiting on this object, one of them
 4  * is chosen to be awakened. The choice is arbitrary and occurs at
 5  * the discretion of the implementation. A thread waits on an object's
 6  * monitor by calling one of the wait methods
 7  */
 8 public final native void notify();
 9  
10 /**
11  * Wakes up all threads that are waiting on this object's monitor. A
12  * thread waits on an object's monitor by calling one of the
13  * wait methods.
14  */
15 public final native void notifyAll();
16  
17 /**
18  * Causes the current thread to wait until either another thread invokes the
19  * {@link java.lang.Object#notify()} method or the
20  * {@link java.lang.Object#notifyAll()} method for this object, or a
21  * specified amount of time has elapsed.
22  * <p>
23  * The current thread must own this object's monitor.
24  */
25 public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;

从这三个方法的文字描述可以知道以下几点信息：

　　1）wait()、notify()和notifyAll()方法是本地方法，并且为final方法，无法被重写。

　　2）调用某个对象的wait()方法能让当前线程阻塞，并且当前线程必须拥有此对象的monitor（即锁）

　　3）调用某个对象的notify()方法能够唤醒一个正在等待这个对象的monitor的线程，如果有多个线程都在等待这个对象的monitor，则只能唤醒其中一个线程；

　　4）调用notifyAll()方法能够唤醒所有正在等待这个对象的monitor的线程；

（三）Lock接口，ReentrantLock、Condition说明

3.1重要概念:可重入性

可重入性描述这样的一个问题：一个线程在持有一个锁的时候，它内部能否再次（多次）申请该锁。如果一个线程已经获得了锁，其内部还可以多次申请该锁成功。那么我们就称该锁为可重入锁。通过以下伪代码说明：

 1 void methodA(){
 2     lock.lock(); // 获取锁
 3     methodB();
 4     lock.unlock() // 释放锁
 5 }
 6 
 7 void methodB(){
 8     lock.lock(); // 获取锁
 9     // 其他业务
10     lock.unlock();// 释放锁
11 }

可重入锁可以理解为锁的一个标识。该标识具备计数器功能。标识的初始值为0，表示当前锁没有被任何线程持有。每次线程获得一个可重入锁的时候，该锁的计数器就被加1。每次一个线程释放该所的时候，该锁的计数器就减1。前提是：当前线程已经获得了该锁，是在线程的内部出现再次获取锁的场景

3.2 ReentrantLock实现说明
该demo模拟电影院的售票情况,tickets总票数。开启了10个窗口售票，售完为止

 1 public class ReentrantLockDemo01 implements Runnable {
 2 
 3     private Lock lock = new ReentrantLock();
 4 
 5     private int tickets = 200;
 6 
 7     @Override
 8     public void run() {
 9         while (true) {
10             lock.lock(); // 获取锁
11             try {
12                 if (tickets > 0) {
13                     TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
14                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + tickets--);
15                 } else {
16                     break;
17                 }
18             } catch (InterruptedException e) {
19                 e.printStackTrace();
20             } finally {
21                 lock.unlock(); // 释放所
22             }
23         }
24     }
25 
26     public static void main(String[] args) {
27         ReentrantLockDemo01 reentrantLockDemo = new ReentrantLockDemo01();
28         for (int i = 0; i < 10; i++) {
29             Thread thread = new Thread(reentrantLockDemo, "thread" + i);
30             thread.start();
31         }
32     }
33 }

3.3lockInterruptibly()方法说明

从Lock的源码可以看出：lockInterruptibly() 抛出中断异常

1 void lockInterruptibly() throws InterruptedException;

3.4 tryLock(),tryLock(long time, TimeUnit unit)方法说明

tryLock()方法立刻返回当前获取情况。

tryLock(long time, TimeUnit unit)等待一定的时间，返回获取情况

 1 public class ReentrantLockDemo03 implements Runnable {
 2 
 3     private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
 4 
 5     @Override
 6     public void run() {
 7         try {
 8             if (lock.tryLock(2, TimeUnit.SECONDS)) {
 9                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获取当前lock锁");
10                 TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
11             } else {
12                 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " 获取锁失败");
13             }
14         } catch (InterruptedException e) {
15             e.printStackTrace();
16         } finally {
17             if (lock.isHeldByCurrentThread()) {
18                 lock.unlock();
19             }
20         }
21     }
22 
23 
24     public static void main(String[] args) {
25         ReentrantLockDemo03 reentrantLockDemo = new ReentrantLockDemo03();
26         Thread thread01 = new Thread(reentrantLockDemo, "thread01");
27         Thread thread02 = new Thread(reentrantLockDemo, "thread02");
28         thread01.start();
29         thread02.start();
30     }

3.5 newCondition() 方法说明

目前只是对newCondition()使用方式进行说明，没有深入的分析Condition()的实现源码。
Condition的作用是对锁进行更精确的控制。Condition中的await()方法相当于Object的wait()方法，Condition中的signal()方法相当于Object的notify()方法，Condition中的signalAll()相当于Object的notifyAll()方法。不同的是，Object中的wait(),notify(),notifyAll()方法是和”同步锁”(synchronized关键字)捆绑使用的；而Condition是需要与”互斥锁”/”共享锁”捆绑使用的。

3.6 Condition

Condition是在java 1.5中才出现的，它用来替代传统的Object的wait()、notify()实现线程间的协作，相比使用Object的wait()、notify()，使用Condition1的await()、signal()这种方式实现线程间协作更加安全和高效。因此通常来说比较推荐使用Condition，在阻塞队列那一篇博文中就讲述到了，阻塞队列实际上是使用了Condition来模拟线程间协作。

Condition是个接口，基本的方法就是await()和signal()方法；
Condition依赖于Lock接口，生成一个Condition的基本代码是lock.newCondition()
调用Condition的await()和signal()方法，都必须在lock保护之内，就是说必须在lock.lock()和lock.unlock之间才可以使用

　　Conditon中的await()对应Object的wait()；

　　Condition中的signal()对应Object的notify()；

　　Condition中的signalAll()对应Object的notifyAll()。

（四）两种方式的多线程通信的实现

 1 package cn.csrc.base.cpu;
 2 import java.util.concurrent.locks.Condition;
 3 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
 4 /**
 5  * 
 6  *功能说明:线程间通信的两种方式 (1)Object (2)ReentrantLock
 7  *@author:zsq
 8  *create date:2019年7月2日 下午4:23:41
 9  *修改人   修改时间  修改描述
10  *Copyright 
11  */
12 public class OddEvenPrinter {
13 
14     //第一种方法 object作为锁
15     private  final Object obj=new Object(); 
16     
17     //第二种方法
18     private final ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
19     private final Condition condition=lock.newCondition();
20     
21     private  int limit;
22     private volatile int count;
23     
24     public OddEvenPrinter(int limit,int count){
25         this.limit=limit;
26         this.count=count;
27     }
28     
29     //Object锁
30     public void myPrint1(){
31         synchronized (obj) {
32             while(count<limit){
33                 try {
34                     System.out.println(String.format("线程[%s]打印数字:%d",Thread.currentThread().getName(),++count));
35                     obj.notifyAll();
36                     obj.wait();
37                 } catch (Exception e) {
38                     e.printStackTrace();
39                 }
40             }
41         }
42     }
43     
44     //ReentrantLock 重入锁
45     public void myPrint2(){
46         //一进入就加锁
47         lock.lock();
48         try{
49             while(count<limit){
50                 System.out.println(String.format("线程[%s]打印数字:%d",Thread.currentThread().getName(),++count));
51                 condition.signalAll();//唤醒被锁住的线程
52             }
53         } catch (Exception e) {
54             e.printStackTrace();
55         }finally{
56             //最后释放锁
57             lock.unlock();
58         }
59     }
60     
61     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
62          OddEvenPrinter print = new OddEvenPrinter(10, 0);
63          System.err.println("-----------第一种方法 Object-----------");
64          Thread thread1 = new Thread(print::myPrint1, "thread-A");
65          Thread thread2 = new Thread(print::myPrint1, "thread-B");
66          thread1.start();
67          thread2.start();
68          Thread.sleep(1000);
69          
70          System.err.println("-----------第二种方法 lock-----------");
71          Thread thread3 = new Thread(print::myPrint2, "thread-C");
72          Thread thread4 = new Thread(print::myPrint2, "thread-D");
73          thread3.start();
74          thread4.start();
75          Thread.sleep(1000);
76     }
77 
78 }