[Java 多线程高并发练习] 2 ReentrantLock、ThreadLocal、线程安全单例

多线程练习

Posted by Mr.Vincent on 2019-10-13
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ReentrantLock

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/**
* ReentrantLock 用于替代 Synchronized,本例中由于 m1 锁定 this,只有 m1 执行完毕的时候,m2 才能执行,
* 这里是复习 Synchronized 最原始的语义。
*/
public class ReentrantLock1 {

synchronized void m1() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(i);
}
}

synchronized void m2() {
System.out.println("m2...");
}

public static void main(String[] args) {
ReentrantLock1 rL = new ReentrantLock1();

new Thread(rL::m1).start();

try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

new Thread(rL::m2).start();
}
}

练习二:

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/**
* ReentrantLock 用于替代 Synchronized,本例中由于 m1 锁定 this,只有 m1 执行完毕的时候,m2 才能执行,
* 这里是复习 Synchronized 最原始的语义。
*
* 使用 ReentrantLock 可以完成同样的功能
* 需要注意的是,必须要手动释放锁,使用 syn 锁定的话如果遇到异常,JVM 会自动释放锁,但是 lock 必须手动释放锁,因此经常在 finally 中进行锁的释放。
*/
public class ReentrantLock2 {
Lock lock = new ReentrantLock();

void m1() {
try {
lock.lock();//synchronized(this)
for (int i = 0; i < 10; i++) {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

System.out.println(i);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}

}

void m2() {
lock.lock();
System.out.println("m2...");
lock.unlock();
}

public static void main(String[] args) {
ReentrantLock2 rL = new ReentrantLock2();

new Thread(rL::m1).start();

try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

new Thread(rL::m2).start();
}
}

练习三:

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/**
* ReentrantLock 用于替代 Synchronized,本例中由于 m1 锁定 this,只有 m1 执行完毕的时候,m2 才能执行,
* 这里是复习 Synchronized 最原始的语义。
*
* 使用 ReentrantLock 可以完成同样的功能
* 需要注意的是,必须要手动释放锁,使用 syn 锁定的话如果遇到异常,JVM 会自动释放锁,但是 lock 必须手动释放锁,因此经常在 finally 中进行锁的释放。
*
* 使用 ReentrantLock 可以进行“尝试锁定” tryLock,这样无法锁定,或者在指定时间内无法锁定,线程可以决定是否继续等待。
*/
public class ReentrantLock3 {
Lock lock = new ReentrantLock();

void m1() {
try {
lock.lock();//synchronized(this)
for (int i = 0; i < 10; i++) {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

System.out.println(i);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}

/**
* 使用 tryLock 进行尝试锁定,然后可以根据 tryLock 的返回值来判定是否锁定,再根据业务需求进行编码;
* 也可以指定 tryLock 的时间,由于 tryLock(time) 抛出异常,所以要注意 unlock 的处理,必须放在 finally 中。
*/
void m2() {
// boolean locked = lock.tryLock();
// System.out.println("m2..." + locked);
// if (locked) lock.unlock();

boolean locked = false;

try {
lock.tryLock(5, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("m2..." + locked);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (locked) lock.unlock();
}
}

public static void main(String[] args) {
ReentrantLock3 rL = new ReentrantLock3();

new Thread(rL::m1).start();

try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

new Thread(rL::m2).start();
}
}

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/**
* ReentrantLock 用于替代 Synchronized,本例中由于 m1 锁定 this,只有 m1 执行完毕的时候,m2 才能执行,
* 这里是复习 synchronized 最原始的语义。
*
* 使用 ReentrantLock 可以完成同样的功能
* 需要注意的是,必须要手动释放锁,使用 syn 锁定的话如果遇到异常,JVM 会自动释放锁,但是 lock 必须手动释放锁,因此经常在 finally 中进行锁的释放。
*
* 使用 ReentrantLock 可以进行“尝试锁定” tryLock,这样无法锁定,或者在指定时间内无法锁定,线程可以决定是否继续等待。
*
* 使用 ReentrantLock 还可以调用 lockInterruptibly 方法,可以对线程 interrupt 方法做出响应,在一个线程等待锁的过程中,可以被打断。
*/
public class ReentrantLock4 {
/**
* 线程1现在持有 lock 这把锁,在线程1启动后,其无限睡死了;
* 这时线程2启动了,同时线程2,也去申请 lock 这把锁,但是由于线程1,在无限制的持有 lock 这把锁,所以线程2拿不到 lock 这把锁,只能进行等待;
* 如果想要打断正在等待中的线程2,这时我们就要用 t2.interrupt() 方法来打断线程2,
* 而 lock.lockInterruptibly() 方法可以对 t2.interrupt() 方法做出响应,并且捕获 InterruptedException 异常。
*/
public static void main(String[] args) {
Lock lock = new ReentrantLock();

boolean locked = false;

Thread t1 = new Thread(() -> {
try {
lock.lock();//synchronized(this)
System.out.println("t1 start");

TimeUnit.SECONDS.sleep(Integer.MAX_VALUE);

System.out.println("t1 end");
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("interrupted! t1");
} finally {
lock.unlock();
}
});
t1.start();

Thread t2 = new Thread(() -> {
try {
// lock.lock();//synchronized(this)
lock.lockInterruptibly();//可以对 interrupt() 方法做出响应
System.out.println("t2 start");

TimeUnit.SECONDS.sleep(5);

System.out.println("t2 end");
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("interrupted! t2");
} finally {
if (locked) lock.unlock();
}
});
t2.start();

try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
t2.interrupt();//打断线程2的等待
}
}

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* ReentrantLock 用于替代 Synchronized,本例中由于 m1 锁定 this,只有 m1 执行完毕的时候,m2 才能执行,
* 这里是复习 synchronized 最原始的语义。
*
* 使用 ReentrantLock 可以完成同样的功能
* 需要注意的是,必须要手动释放锁,使用 syn 锁定的话如果遇到异常,JVM 会自动释放锁,但是 lock 必须手动释放锁,因此经常在 finally 中进行锁的释放。
*
* 使用 ReentrantLock 可以进行“尝试锁定” tryLock,这样无法锁定,或者在指定时间内无法锁定,线程可以决定是否继续等待。
*
* 使用 ReentrantLock 还可以调用 lockInterruptibly 方法,可以对线程 interrupt 方法做出响应,在一个线程等待锁的过程中,可以被打断。
*
* ReentrantLock 还可以指定为公平锁
*/
public class ReentrantLock5 extends Thread {

public static ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);//加上参数 true 为公平锁

@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
lock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获得锁");
} finally {
lock.unlock();
}
}
}

public static void main(String[] args) {
ReentrantLock5 rL = new ReentrantLock5();

Thread t1 = new Thread(rL);
Thread t2 = new Thread(rL);

t1.start();
t2.start();
}
}

ThreadLocal

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// ThreadLocal 线程局部变量
public class ThreadLocal1 {
volatile static Person p = new Person();

public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(p.name);
}).start();

new Thread(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
p.name = "lisi";
}).start();
}
}

class Person {
String name = "zhangsan";
}

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/**
* ThreadLocal 线程局部变量
*
* ThreadLocal 是使用空间换时间,synchronized 是使用时间换空间;
* 比如在 hibernate 中 session 就存在于 ThreadLocal 中,避免 synchronized 的使用。
*/
public class ThreadLocal2 {
/**
* ThreadLocal:线程局部变量
* 下面程序运行结果为:
* t2:zhangsan
* t1:null
* 因为线程t2中 tL.set(new Person()),而线程t1并没有;
* 所以 ThreadLocal 是线程局部变量,线程t2需要用就自己 set,线程t1是共享不了的。
*/
static ThreadLocal<Person> tl = new ThreadLocal<>();

public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + tl.get());
}, "t1").start();

new Thread(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
tl.set(new Person());
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + tl.get().name);
}, "t2").start();
}

static class Person {
String name = "zhangsan";
}
}

线程安全的单例模式

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/**
* 线程安全的单例模式:
* (更多相关可阅读:https://wvincen.gitee.io/2019/08/05/Java-%E6%9D%82%E8%AE%B0-GoF-%E5%8D%95%E4%BE%8B%E6%A8%A1%E5%BC%8F/)
*
* 更好的采用下面的方式:既不用加锁,也能实现懒加载
*/
public class Singleton {
private Singleton(){
System.out.println("single");
}

private static class Inner{
private static Singleton s = new Singleton();
}

private static Singleton getInstance(){
return Inner.s;
}

public static void main(String[] args) {
Thread[] ths = new Thread[200];

for (int i = 0; i < ths.length; i++) {
ths[i] = new Thread(() -> {
Singleton.getInstance();
});
}

List<Thread> threads = Arrays.asList(ths);

//原来的写法
// threads.forEach(new Consumer<Thread>() {
// @Override
// public void accept(Thread thread) {
// thread.start();
// }
// });

//lambda 表达式
threads.forEach(thread -> thread.start());
}
}

源码:https://github.com/V-Vincen/threads/tree/master/src/main/java/com/example/_exercise


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