Android---Synchronized 和 ReentrantLock

news2024/11/19 15:34:49

Synchronized 基本使用

1. 修饰实例方法

public class SynchronizedMethods{
    
    private int sum = 0;

    public synchronized void calculate(){
        sum = sum + 1;
    }
}

这种情况下的锁对象是当前实例对象，因此只有同一个实例对象调用此方法才会产生互斥效果；不同的实例对象之间不会有互斥效果。比如如下代码：

上述代码是在不同线程中用不同的对象调用 printLog() 方法，彼此之间不会有排斥，运行结果如下：可以看出两个线程是交互执行的。

将上述代码做如下修改，两个线程调用同一个对象的 printLog() 方法

执行效果如下，只有某一个线程中的代码执行完后才会调用另外一个线程中的代码。此时两个线程之间是互斥的。

2. 修饰静态方法

如果 synchronized 修饰的是静态方法，则锁对象是当前类的 Class 对象。即使在不同线程中调用不同实例对象，也会有互斥效果。修改代码如下

执行结果如下，可以看出两个线程还是依次执行的。

3. 修饰代码块

如果 synchronized 修饰的是代码块，则锁对象是括号"()"里的对象。如下代码可以看出，任何 Object 对象都可以看着锁对象

执行结果如下，可以看出两个线程还是依次执行的。

实现细节

synchronized 既可以作用于方法也可以作用于代码块。但在实现上是有区别的，比如如下代码使用 synchronized 作用于代码块

使用 javap -c Foo 查看上述代码的字节码，如下

可以看出，编译成的字节码包含 monitorenter 和 monitorexit 俩个字节码指令。

注意：有两个 monitorexit。虚拟机需要保证当异常出现时也能释放锁，因此两个 monitorexit ，一个是代码正常执行结束后释放锁，一个是代码执行异常时释放锁。

synchronized 修饰方法，如下所示。被 synchronized 修饰方法被编译成字节码后，在方法的 flags 属性中会被标记为 ACC_SYNCHRONIZED。当虚拟机访问一个被标记为ACC_SYNCHRONIZED的方法时，会自动在方法开始和结束时添加 monitorenter 和 monitorexit 指令。

monitorenter 和 monitorexit 可以理解为一把具体的锁，这个锁中保存着两个比较重要的属性：计数器和指针。

计数器：代表当前线程一共访问了几次这把锁；

指针：指向持有这把锁的线程。

ReentrantLock 的基本使用

ReentrantLock 的使用同 Synchronized 优点不同，它的加锁和解锁需要手动完成。

如上代码所示，ReentrantLock.lock() 和 ReentrantLock.unlock() 都需要手动完成。运行效果如下。ReentrantLock 也能实现于 Synchronized 相同的效果。

注意：将 unlock() 操作放在 finally 代码块中，是因为 ReentrantLock 并不会自动释放锁，当异常发生时，确保释放锁操作一定会被执行（finally 里的代码在异常发生时，也能执行）。而 Synchronized 在异常发生时会自动释放锁。

公平锁实现

ReentrantLock 有一个带参数的构造器，如下。

默认情况下 Synchronized 和 ReentrantLock 都是非公平锁，但是 ReentrantLock 可以通过传入一个 true 来创建一个公平锁。

公平锁：通过同步队列来实现多个线程按照申请锁的先后顺序获取锁。

使用实例如下：

读写锁(ReentrantReadWriteLock)

在常见的开发中，经常会定义一个线程间共享的用作缓存的数据结构。比如一个较大的 Map，缓存中保存了全部的城市 Id 和 name 对应关系。这个大 Map 绝大部分时间提供读服务，而写操作占用的时间很少，通常是在服务器启动时初始化，然后可以每隔一段时间再刷新缓存的数据。但是写操作开始到结束之间，不能再有其它读操作进行，并且写操作完成之后的更新数据需要对后续的读操作可见。

使用 concurrent 包中的读写锁（ReentrantReadWriteLock）实现上述功能，只需要在读操作时获取读锁，写操作时获取写锁即可。当写锁被获取到时，后续的读写锁都会被阻塞，写锁缩释放后，所有操作继续执行。

读写锁的使用

1. 创建读写锁

ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();

2. 通过读写锁对象分别获取读锁（ReadLock）和写锁（Write Lock）

ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = rwLock.readLock();
ReentrantReadWriteLock.ReadLock writeLock = rwLock.writeLock();

3. 使用读锁同步缓存读操作，使用写锁同步缓存写操作

// 读操作
readLock.lock();
try{
    // 从缓存中读取数据
} finally{
    readLock.unlock();
}

// 写操作
writeLock.lock();
try{
    // 想缓存中写入数据
} finally{
    writeLock.lock();
}

具体实现

如上代码，图中的 number 是线程中共享的数据，用来模拟缓存数据；图中1处，分别创建2个 Reader 线程并从缓存中读取数据，1个 Writer 将数据写入缓存中；图中2处，使用读锁（ReadLock）将读取数据的操作枷锁；图中3处，使用写锁（WriteLock）将写入数据到缓存中的操作加锁。