上一篇文章中讲述了信号量和互斥量,其中互斥量一般用于保证对于资源的互斥访问,和锁的本质一样。本文讲述简单锁的实现和可重入锁的基本原理。
简单锁
在讲述简单锁的实现之前,我们先来看一个锁的应用例子:
public class Counter{
private Lock lock = new Lock();
private int count = 0;
public int inc(){
lock.lock();
this.count++;
lock.unlock();
return count;
}
}
上面的程序中,由于this.count++
这一操作分多步执行,在多线程环境中可能出现结果不符合预期的情况,这段代码称之为 临界区 ,所以需要使用lock来保证其原子性。
Lock的实现:
public class Lock{
private boolean isLocked = false;
public synchronized void lock() throws InterruptedException{
while(isLocked){ //不用if,而用while,是为了防止假唤醒
wait();
}
isLocked = true;
}
public synchronized void unlock(){
isLocked = false;
notify();
}
}
说明:当isLocked为true时,调用lock()的线程在wait()阻塞。 为防止该线程虚假唤醒,程序会重新去检查isLocked条件。 如果isLocked为false,当前线程会退出while(isLocked)循环,并将isLocked设回true,让其它正在调用lock()方法的线程能够在Lock实例上加锁。当线程完成了临界区中的代码,就会调用unlock()。执行unlock()会重新将isLocked设置为false,并且唤醒 其中一个 处于等待状态的线程。
锁的可重入性
同样,先举例来说明锁的可重入性:
public class UnReentrant{
Lock lock = new Lock();
public void outer(){
lock.lock();
inner();
lock.unlock();
}
public void inner(){
lock.lock();
//do something
lock.unlock();
}
}
outer中调用了inner,outer先锁住了lock,这样inner就不能再获取lock。其实调用outer的线程已经获取了lock锁,但是不能在inner中重复利用已经获取的锁资源,这种锁即称之为 不可重入 。通常也称为 自旋锁 。相对来说,可重入就意味着:线程可以进入任何一个它已经拥有的锁所同步着的代码块。
可重入锁的基本原理
我们在上面的Lock基础上作一些修改:
public class Lock{
boolean isLocked = false;
Thread lockedBy = null;
int lockedCount = 0;
public synchronized void lock()
throws InterruptedException{
Thread callingThread = Thread.currentThread();
while(isLocked && lockedBy != callingThread){
wait();
}
isLocked = true;
lockedCount++;
lockedBy = callingThread;
}
public synchronized void unlock(){
if(Thread.curentThread() == this.lockedBy){
lockedCount--;
if(lockedCount == 0){
isLocked = false;
notify();
}
}
}
}
- lockBy:保存已经获得锁实例的线程,在lock()判断调用lock的线程是否已经获得当前锁实例,如果已经获得锁,则直接跳过while,无需等待。
- lockCount:记录同一个线程重复对一个锁对象加锁的次数。否则,一次unlock就会解除所有锁,即使这个锁实例已经加锁多次了。
Java中常用的锁的属性
synchronized:可重入锁;
java.util.concurrent.locks.ReentrantLock:可重入锁;