高创园网站建设方案,国内外网站开发现状,wordpress忘记后台密码,圣诞节网站模板【JUC2022】第七章 AQS 文章目录【JUC2022】第七章 AQS一、AQS1.概述2.同步器3.抽象的4.队列式二、ReentrantReadWriteLock1.概述2.案例3.存在的问题三、StampedLock1.概述2.案例3.存在的问题一、AQS
1.概述 AQS(AbstractQueueSynchronizer#xff0c;抽象的队列式同步器)抽象的队列式同步器)它提供了一个基于 FIFO 队列可以用于构建锁或者其他相关同步器的基础框架许多同步类的实现都依赖于它比如 ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch
AQS 实现了 3 点基本功能
同步器基本范式、结构线程的阻塞、唤醒机制线程阻塞队列的维护
我们来看一下 java.util.concurrent.locks 的类关系图 上图中Lock 的实现类其实都是构建在 AQS 上的但为何没用 UML 线表示它们之间的关系呢这是因为每个 Lock 实现类都持有自己内部类 Sync 的实例而这个 Sync 才是继承自 AQS 的。那为何要实现不同的 Sync 呢这是因为不同的 Lock 的用途不同
2.同步器
多线程环境下线程之间可以通过某种状态来同步比如只有当状态满足某种条件才能触发线程执行某种操作能实现这个特性的可以称之为同步器
AQS 里有一个最关键的属性 private volatile int state可以理解将它为资源数量的抽象。AQS 提供了 getState 和 setState 方法还有一个线程安全的 compareAndSetState 方法它利用了 Unsafe 的 CAS 操作可以做到在并发场景下对 state 进行原子性的修改并且可以获得修改结果。正式因为这个特性可以使用 AQS 构建同步器
3.抽象的
AQS 是一个抽象类需要被子类继承并且重写其中的一些方法官方对此做了一些说明AQS 的子类必须重写那些会更改 state 的 protected 方法以及定义 state 的何种状态意味着需要阻塞。比如如果要实现一个锁则 state 可以定义为0 表示未锁定1 表示锁定。如果要实现信号量state 可以表示资源甚于
为此AQS 提供了以下方法
tryAcquire(int): 试图在独占模式下获取对象的状态tryRelaease(int): 试图设置状态来反映独占模式下的释放tryAcquireShared(int): 试图在共享模式下获取对象的状态tryRelaease(int): 试图设置状态来反映共享模式下的释放isHeldExclusively(): 如果对于当前线程同步是以独占方式进行的则返回 true
4.队列式
AQS 将阻塞队列线程封装到了一个内部类 Node 里并维护了一个 CLH Node FIFO 队列。CLH 队列是一个非阻塞的 FIFO 队列也就是说往里面插入或移除一个节点的时候在并发条件下不会阻塞而是通过自旋锁和 CAS 保证原子性实现无锁且快速的修改操作
以 ReentrantLock 的加锁过程为例
尝试加锁加锁失败线程加入队列线程入队后进入阻塞状态
二、ReentrantReadWriteLock
1.概述
读写锁定义为一个资源能够被多个读线程访问或者被一个写线程访问并且读写线程不能同时访问
在读多写少的场景下读写锁具有较高的性能体现
2.案例
package com.sisyphus.ReentrantReadWriteLock;import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;class MyResource{MapString, String map new HashMap();Lock lock new ReentrantLock();ReadWriteLock rwLock new ReentrantReadWriteLock();public void write(String key, String value){rwLock.writeLock().lock();try{System.out.println(Thread.currentThread().getName() \t 正在写入);map.put(key, value);try{TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() \t 完成写入 value);}finally {rwLock.writeLock().unlock();}}public void read(String key){rwLock.readLock().lock();try{System.out.println(Thread.currentThread().getName() \t 正在读取);String result map.get(key);try{TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200);}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() \t 完成读取 result);}finally {rwLock.readLock().unlock();}}
}public class ReentrantReadWriteLockDemo {public static void main(String[] args) {MyResource myResource new MyResource();for(int i 0; i 10; i){int finalI i;new Thread(()-{myResource.write(finalI , finalI );},String.valueOf(i)).start();}for(int i 0; i 10; i){int finalI i;new Thread(()-{myResource.read(finalI );},String.valueOf(i)).start();}for(int i 0; i 3; i){int finalI i;new Thread(()-{myResource.write(finalI , finalI );},新写线程 String.valueOf(i)).start();}}
}3.存在的问题
写线程饥饿
当读锁被获取时写锁无法获取必须等待读锁释放。如果读线程太多那么写线程将一直被阻塞使用“公平锁”可以一定程度上缓解这个问题但是“公平锁”是以牺牲系统吞吐量为代价的
锁降级
锁的颗粒度减小叫锁升级锁的颗粒度增大叫锁降级。遵循获取写锁、获取读锁再释放写锁的次序写锁能够降级为读锁。但是无法从读锁升级为写锁这也是会造成写线程饥饿的原因
三、StampedLock
1.概述
StampedLock 是 JDK1.8 中新增的一个读写锁是对 JDK1.5 中的 ReentrantReadWriteLock 的优化
StampedLock 有一个重要属性 long stamp代表了锁的状态。所有获取锁的方法都会返回一个 stampstamp 为 0表示失败所有释放锁的方法都需要传入一个 stamp并且这个 stamp 必须是和成功获取锁得到的 stamp 一致
StampLock 是不可重入的如果一个线程已经持有了写锁再去获取写锁将会导致死锁
StampLock 有三种访问模式
Reading悲观读模式功能和 ReentrantReadWriteLock 的读锁类似Writeing写模式功能和 ReentrantReadWriteLock 的写锁类似Optimistic reading乐观读模式无锁机制支持读写并发先乐观地认为读取时没人修改判断被修改再升级为悲观读模式
2.案例
package com.sisyphus.StampedLockDemo;import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.StampedLock;public class StampedLockDemo {static int number 1;static StampedLock stampedLock new StampedLock();public void write(){long stamp stampedLock.writeLock();System.out.println(Thread.currentThread().getName() \t 写线程准备修改);try{number number 1;}finally {stampedLock.unlock(stamp);}System.out.println(Thread.currentThread().getName() \t 写线程结束修改);}//悲观读public void read(){long stamp stampedLock.readLock();System.out.println(Thread.currentThread().getName() \t come in readLock codeBlock lock, 4 seconds continue ...);for (int i 0; i 4; i){try{TimeUnit.SECONDS.sleep(1);}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() \t 正在读取中……);}try{int result number;System.out.println(Thread.currentThread().getName() \t 获得成员变量值result result);System.out.println(写线程没有修改成功读锁未释放写锁无法接入传统的读写互斥);}finally {stampedLock.unlockRead(stamp);}}//乐观读public void tryOptimisticRead(){long stamp stampedLock.tryOptimisticRead();int result number;//故意间隔 4 秒钟乐观认为读取过程中没有其他线程修改过 number 值System.out.println(4 秒前 stampedLock.validate 方法值true无修改false有修改 \t stampedLock.validate(stamp));for(int i 0; i 4; i){try{TimeUnit.SECONDS.sleep(1);}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() \t 正在读取... i 秒后 stampedLock.validate 方法值true无修改false有修改 stampedLock.validate(stamp));}if(!stampedLock.validate(stamp)){System.out.println(有人修改过-----有写操作);stamp stampedLock.readLock();try{System.out.println(从乐观读升级为悲观读);result number;System.out.println(重新悲观读后 result result);}finally {stampedLock.unlockRead(stamp);}}System.out.println(Thread.currentThread().getName() \t finally value result);}public static void main(String[] args) {StampedLockDemo resource new StampedLockDemo();/*传统版new Thread(()-{resource.read();},readThread).start();try{TimeUnit.SECONDS.sleep(1);}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}new Thread(()-{System.out.println(Thread.currentThread().getName() \t -----come in);resource.write();},writeThread).start();try{TimeUnit.SECONDS.sleep(1);}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() \t number: number);*/new Thread(()-{resource.tryOptimisticRead();},readThread).start();//暂停 2 秒钟演示读过程可以介入写操作try{TimeUnit.SECONDS.sleep(2);}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}new Thread(()-{System.out.println(Thread.currentThread().getName() \t -----come in);resource.write();},writeThread).start();}
}3.存在的问题
StampedLock 不支持重入StampedLock 的悲观读锁和写锁都不支持条件变量 Condition
