jdk1.5 锁 Lock 和 Condition

本文通过两个示例深入探讨了Java中线程间的同步与通信机制:一是使用ReentrantLock实现不同线程对资源的有序访问;二是利用Condition进行线程间精确的交互控制,确保父子线程交替打印。

// lock 练习
public class LockTest{


	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		new LockTest().init();
	}
	
	private void init(){
		final Outputer out=new Outputer();
		new Thread(
		new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				// TODO Auto-generated method stub
				while (true) {
					try {
						Thread.sleep(10);
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
					out.output4("English");
				}
			}
		}
		).start();
		
		new Thread(
			new Runnable() {
				@Override
				public void run() {
					// TODO Auto-generated method stub
					while (true) {
						try {
							Thread.sleep(10);
						} catch (InterruptedException e) {
							// TODO Auto-generated catch block
							e.printStackTrace();
						}
						out.output4("Chinese");
					}
					
				}
			}
		).start();
		
	}
	
	//使用各种 同步锁对象   this,.class ,Object ,Lock 
	static class Outputer{
		Lock lock=new ReentrantLock();
		public void output4(String name){
			int len=name.length();
			lock.lock();   //使用 jdk 1.5 提供的锁
			try {
				for (int i = 0; i < len; i++) {
					System.out.print(name.charAt(i));
				}
				System.out.println();
			} catch (Exception e) {
				// TODO: handle exception
			}finally{
				lock.unlock();
			}
		} 
		
	}

}



//condition


import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 *父子线程 交替打印10 次, 100次
 * @author Bin
 */
public class ConditionCommunication {
	static boolean isSubRun=true;
	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		/*new Thread(
			 new Runnable() {
				
				@Override
				public void run() {
					int num=0;
					synchronized (TraditionalThreadCommunication.class) {
						while (num<=4) {
							if(!isSubRun){
								try {
									TraditionalThreadCommunication.class.wait();
								} catch (InterruptedException e) {
									// TODO Auto-generated catch block
									e.printStackTrace();
								}
							}
							for (int i = 0; i < 10; i++) {
								System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" run "+i);
							}
							isSubRun=false;
							TraditionalThreadCommunication.class.notify();
							num++;
						}
					}
				}
			}
		).start();
		
		new Thread(
				new Runnable(){
					@Override
					public void run() {
						int num=0;
						while(num<=4){
							synchronized (TraditionalThreadCommunication.class) {
								if(isSubRun){
									try {
										TraditionalThreadCommunication.class.wait();
									} catch (InterruptedException e) {
										// TODO Auto-generated catch block
										e.printStackTrace();
									}
								}
								for (int i = 0; i < 100; i++) {
									System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" run "+i);
								}
								
								isSubRun=true;
								TraditionalThreadCommunication.class.notify();
								num++;
							}
							
						}
					}
					
				}
				
		).start();*/
		
		final Business bus=new ConditionCommunication().new Business();
		new Thread(){
			@Override
			public void run() {
				for (int i = 1; i < 5; i++) {
					bus.sub(i);
				}
			}
		}.start();
		
		new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				for (int i = 1; i < 5; i++) {
					bus.main(i);
				}
			}
		}).start();

	}
	
	class Business{
		Lock lock=new ReentrantLock();
		Condition condition=lock.newCondition();
		private boolean sShouldSub=true;
		public void sub(int i){  //synchronzied  有 lock 替代
			lock.lock();
			try {
				if(!sShouldSub){  //这里换成  while
					try {
						//this.wait();
						condition.await();
					} catch (Exception e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
				}
				for (int j = 1; j <= 10; j++) {
					System.out.println("Sub thread sequence of "+j+" loop of"+i);
				}
				sShouldSub=false;
				//this.notify();
				condition.signal();  
			} finally{
				lock.unlock();
			}
			
		}
		
		public void main(int i){
			lock.lock();
			try {
				while(sShouldSub){//这里换成while 比 if 更 安全 健壮 
					try {
						//this.wait();
						condition.await();
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
				}
					
				for (int j = 0; j < 100; j++) {
					System.out.println("Main thread sequence of "+j+" loop of"+i);
				}
				sShouldSub=true;
				//this.notify();
				condition.signal();
			} finally{
				lock.unlock();
			}
			
		}
		
	}

}
在Java中,`synchronized`关键字`java.util.concurrent.locks.Lock`接口是两种用于实现线程同步的机制。它们之间存在一些关键性的差异,涵盖了实现层级、灵活性、功能丰富性以及性能等多个方面。 ### 实现层级 - `synchronized`是在JVM层面上实现的,它依赖于monitorentermonitorexit指令来控制对象监视器的状态[^3]。 - `Lock`则是基于JDK API层面提供的机制,其具体实现在`java.util.concurrent.locks.ReentrantLock`等类中,允许开发者进行更细粒度的控制[^2]。 ### 使用方式与灵活性 - `synchronized`使用起来更为简便,不需要显式地调用加或解的方法;一旦进入由`synchronized`修饰的方法或者代码块,便会自动获取相应的,并且当方法或代码块执行完毕后会自动释放该[^1]。 - 相比之下,`Lock`需要手动调用`lock()`方法获取,并且在finally块中调用`unlock()`方法确保能够被正确释放,这虽然增加了编程复杂度,但也提供了更高的灵活性[^5]。 ### 异常处理与中断响应 - 当使用`synchronized`时,如果持有的线程抛出了异常,则JVM会自动将此释放[^3]。 - 而对于`Lock`来说,在发生异常的情况下不会自动释放,因此必须通过try...finally结构来保证最终会被释放[^2]。 - 另外值得注意的是,`Lock`支持尝试性地获取(如`tryLock()`)以及可中断地等待(如`lockInterruptibly()`),这些特性使得它在面对某些特定场景时更加高效可靠[^4]。 ### 类型及条件变量 - `synchronized`仅支持非公平模式,即不保证等待时间最长的线程优先获得;而`ReentrantLock`可以通过构造函数指定是否采用公平策略。 - `synchronized`只能随机唤醒一个等待中的线程,没有能力针对不同条件进行精确唤醒;相反地,`Condition`对象可以绑定多个条件至同一个上,从而实现对特定条件的通知/等待操作。 ### 性能考量 尽管早期版本(比如Java 1.5)中提到`synchronized`可能因为涉及操作系统内核态切换而导致较低效的问题[^1],但随着JVM技术的进步,现代JVM已经对`synchronized`进行了大量优化,包括偏向、轻量级等机制的应用,使得两者之间的性能差距逐渐缩小。只有当应用程序确实需要利用到`Lock`所提供的高级特性时,才推荐优先考虑使用`Lock`。 ```java // 示例:使用ReentrantLock的基本模式 import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class Example { private final Lock lock = new ReentrantLock(); public void doSomething() { lock.lock(); // 获取 try { // 执行临界区代码 } finally { lock.unlock(); // 确保即使出现异常也能释放 } } } ``` ### 功能对比总结 | 特性 | synchronized | Lock | | --- | --- | --- | | 层次 | JVM级别 | JDK API级别 | | 自动释放 | 是 | 否(需手动释放) | | 中断响应 | 不可中断 | 可中断 | | 公平性选择 | 仅非公平 | 支持公平与非公平 | | 条件变量支持 | 不支持 | 支持多条件精确唤醒 | 综上所述,尽管两者都能达到线程同步的目的,但在实际开发过程中应根据具体情况选择合适的工具。对于简单的需求,`synchronized`往往足够且易于维护;而对于那些要求更高并发控制能力的情形,则更适合采用`Lock`及其相关组件。
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