Lock

本文深入探讨Java中线程锁机制的运用,包括ReentrantLock的非阻塞尝试获取锁特性,synchronized关键字的读写锁行为及其实现原理,以及ReentrantReadWriteLock如何实现读写分离锁定,提升并发效率。

 

package DSJ._01mythread.thread.lock;

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

/**
 * 观察现象:一个线程获得锁后,另一个线程取不到锁,不会一直等待
 * @author
 *
 */
public class MyTryLock {

	private static ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
	static Lock lock = new ReentrantLock(); // 注意这个地方
	public static void main(String[] args) {
		
		new Thread() {
			public void run() {
				Thread thread = Thread.currentThread();
				boolean tryLock = lock.tryLock();
				System.out.println(thread.getName()+" "+tryLock);
				if (tryLock) {
					try {
						System.out.println(thread.getName() + "得到了锁");
						for (int i = 0; i < 5; i++) {
							arrayList.add(i);
						}
					} catch (Exception e) {
						// TODO: handle exception
					} finally {
						System.out.println(thread.getName() + "释放了锁");
						lock.unlock();
					}
				}
			};
		}.start();

		new Thread() {
			public void run() {
				Thread thread = Thread.currentThread();
				boolean tryLock = lock.tryLock();
				System.out.println(thread.getName()+" "+tryLock);
				if (tryLock) {
					try {
						System.out.println(thread.getName() + "得到了锁");
						for (int i = 0; i < 5; i++) {
							arrayList.add(i);
						}
					} catch (Exception e) {
						// TODO: handle exception
					} finally {
						System.out.println(thread.getName() + "释放了锁");
						lock.unlock();
					}
				}

			};
		}.start();
	}


}
package DSJ._01mythread.thread.lock;

public class MySynchronizedReadWrite {
    //  synchronized 读写方法是阻塞运行
    public static void main(String[] args) {

        final MySynchronizedReadWrite readWrite=new MySynchronizedReadWrite();

        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                readWrite.getWrite(Thread.currentThread());
            }
        }.start();




        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                readWrite.getWrite(Thread.currentThread());
            }
        }.start();
    }


    public synchronized void getWrite(Thread thread){

        long start = System.currentTimeMillis();
        int i=0;
        while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
            i++;
            if(i%4==0){
                System.out.println(thread.getName()+"正在进行写操作");
            }else {
                System.out.println(thread.getName()+"正在进行读操作");
            }
        }
        System.out.println(thread.getName()+"读写操作完毕");
    }
}

//synchronized 读写方法是阻塞运行

package DSJ._01mythread.thread.lock;

public class MySynchronizedReadWrite {
    //  synchronized 读写方法是阻塞运行
    public static void main(String[] args) {

        final MySynchronizedReadWrite readWrite=new MySynchronizedReadWrite();

        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                readWrite.getWrite(Thread.currentThread());
            }
        }.start();




        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                readWrite.getWrite(Thread.currentThread());
            }
        }.start();
    }


    public synchronized void getWrite(Thread thread){

        long start = System.currentTimeMillis();
        int i=0;
        while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
            i++;
            if(i%4==0){
                System.out.println(thread.getName()+"正在进行写操作");
            }else {
                System.out.println(thread.getName()+"正在进行读操作");
            }
        }
        System.out.println(thread.getName()+"读写操作完毕");
    }
}

//读操作并发,写操作阻塞

 

package DSJ._01mythread.thread.lock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

/**
 * 使用读写锁,可以实现读写分离锁定,读操作并发进行,写操作锁定单个线程
 *
 * 如果有一个线程已经占用了读锁,则此时其他线程如果要申请写锁,则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。
 * 如果有一个线程已经占用了写锁,则此时其他线程如果申请写锁或者读锁,则申请的线程会一直等待释放写锁。
 * @author
 *
 */
public class MyReentrantReadWriteLock {
    private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();

    public static void main(String[] args)  {
        final MyReentrantReadWriteLock test = new MyReentrantReadWriteLock();

        new Thread(){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
                test.write(Thread.currentThread());
            };
        }.start();

        new Thread(){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
                test.write(Thread.currentThread());
            };
        }.start();

    }

    /**
     * 读操作,用读锁来锁定
     * @param thread
     */
    public void get(Thread thread) {
        rwl.readLock().lock();
        try {
            long start = System.currentTimeMillis();

            while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
                System.out.println(thread.getName()+"---------GING正在进行读操作");
            }
            System.out.println(thread.getName()+"-------GDO读操作完毕");
        } finally {
            rwl.readLock().unlock();
        }
    }

    /**
     * 写操作,用写锁来锁定
     * @param thread
     */
    public void write(Thread thread) {
        rwl.writeLock().lock();;
        try {
            long start = System.currentTimeMillis();

            while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
                System.out.println(thread.getName()+"-------WING正在进行写操作");
            }
            System.out.println(thread.getName()+"----------WDO写操作完毕");
        } finally {
            rwl.writeLock().unlock();
        }
    }
}

 

 

<think>首先,用户再次提出了问题,提到“参考站内引用”,但这些引用来自之前的上下文,不是用户的当前需求。用户说:“上述引用仅供参考,并不是用户真正的需求,请尽可能多的参考用户上一次的问题和你的回答。” 所以,我需要专注于用户当前的问题。 用户在说:“我想了解Qt中QMutex类的tryLock方法相关内容,可能是使用方法、注意事项等 请问Qt中QMutex类tryLock方法的使用和相关介绍” 所以,核心问题是:解释Qt中QMutex类的tryLock方法,包括使用方法、注意事项等。 现在,回顾系统级指令: - 所有行内数学表达式使用$...$格式(但这个问题不涉及数学,所以我可能不需要使用)。 - 独立公式使用$$...$$并单独成段(同样,可能不适用)。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识(用户提供了引用[^1][^2][^3],我需要引用这些)。 用户提供了三个引用: - 引用[1]:关于QMutex的基本使用,包括lock()和tryLock()。 - 引用[2]:QMutex的目的,建议与QMutexLocker一起使用。 - 引用[3]:解释lock()是阻塞式,tryLock()是非阻塞式的选项。 由于用户指定尽可能参考上一次的问题和回答,但这是新问题,我需要基于这些引用回答。 结构我的回答: 1. **介绍tryLock方法**:解释它的作用。 2. **使用方法**:如何使用tryLock()。 3. **注意事项**:何时使用、潜在问题等。 最后,生成相关问题。 用户提到“回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识”,所以我应该在引用内容时添加[^1][^2][^3]。 完整回答结构: - 开头介绍QMutex tryLock方法。 - 详细解释使用方法。 - 讨论注意事项。 - 生成相关问题。 确保使用中文,因为指令说“使用中文回答”。 内容大纲: 1. **什么是tryLock方法?** - tryLock()是非阻塞版本的lock()方法。它尝试获取互斥锁,如果成功则返回true,否则立即返回false而不阻塞。 - 引用[3]提到:“QMutex的lock其实是阻塞式的,如果不能够取得锁那么没有办法继续往下执行。如果想要弄成非阻塞式的,那么就要用tryLock,并设置超时时长。” 2. **使用方法**: - 基本语法:QMutex mutex; if (mutex.tryLock()) { /* 锁定成功,访问共享资源 */ mutex.unlock(); } else { /* 锁定失败,处理失败情况 */ } - 可以与tryLock()一起使用超时参数,如mutex.tryLock(timeout)。 - 引用[2]建议使用QMutexLocker来简化锁定和解锁。 - QMutexLocker locker(&mutex); // 在作用域结束时自动解锁 - 但tryLock()需要手动处理。 3. **注意事项**: - **避免死锁**:确保在成功锁定后解锁资源。使用RAII对象如QMutexLocker可以避免忘记解锁。 - **性能**:在竞争激烈时,tryLock()可能比lock()更有效,因为不会阻塞线程。 - **超时选项**:tryLock()可以接受超时参数,例如tryLock(timeout_ms),如果指定时间内无法获取锁则返回。 - **错误处理**:在tryLock()失败时,需要有备用计划,比如重试或放弃。 - 引用[1]提到:“tryLock()是lock()的一种非阻塞替代方法。” 和 “QMutex经过优化,可以在非竞争情况下快速运行。” 4. **示例代码**:提供一个简单的代码示例来演示tryLock的使用。 - 使用C++和Qt语法。 最后,生成相关问题: - §§相关问题§§ - 例如:1. 如何避免在多线程中使用QMutex时的死锁问题? 2. QMutexLocker如何简化互斥锁的管理? 3. 在Qt中,tryLocklock相比有哪些优势和劣势? 确保引用正确添加。 </think>### Qt中QMutex类tryLock方法的使用和相关介绍 在Qt多线程编程中,QMutex类用于保护共享资源,防止多个线程同时访问导致数据竞争。其中,tryLock()方法是lock()的非阻塞替代方案,它允许线程尝试获取锁而不阻塞当前线程的执行。这对于需要在避免死锁或提高响应性的场景非常有用。以下我将详细介绍tryLock方法的使用方法、注意事项,并基于您提供的引用[^1][^2][^3]进行解释(引用内容将自然地添加到相关段落末尾)。 #### 1. tryLock方法的基本概念和作用 tryLock()方法尝试获取互斥锁。如果锁可用(即未被其他线程占用),它会立即锁定资源并返回true;如果锁不可用,它会立即返回false而不阻塞线程。这与lock()方法不同,lock()会阻塞线程直到锁可用。tryLock()特别适合需要在非阻塞环境中处理锁竞争的情况,例如在高并发或实时系统中避免线程停滞[^3]。 此外,tryLock()可以接受一个可选的超时参数(单位毫秒),例如tryLock(int timeout),它会在指定时间内尝试获取锁,超时后返回false。这使得线程可以在等待锁时设置最大容忍时间,提升系统灵活性[^1]。 #### 2. tryLock方法的使用方法 使用tryLock()的基本步骤包括:尝试获取锁、检查返回值、访问共享资源、以及确保解锁。以下是详细的使用说明和示例代码。 ##### 基本语法和步骤 ```cpp QMutex mutex; // 创建一个互斥锁对象 // 尝试获取锁 if (mutex.tryLock()) { // 锁定成功:访问共享资源 // ... 这里是临界区代码,例如修改共享数据 ... mutex.unlock(); // 必须手动解锁资源 } else { // 锁定失败:处理失败情况,例如重试或返回错误 qDebug() << "Failed to acquire lock, resource busy."; } ``` - **关键点**: - **tryLock()返回bool值**:true表示成功获取锁,false表示失败。 - **手动解锁**:与lock()不同,tryLock()成功后必须调用unlock()来释放锁,否则会导致死锁或资源泄漏。 - **超时参数**:使用tryLock(int timeout)可以指定等待时间,例如mutex.tryLock(100)表示最多等待100毫秒。 ##### 示例代码:结合超时处理 以下是一个完整示例,展示如何在一个多线程应用中使用tryLock()来安全访问共享资源: ```cpp #include <QMutex> #include <QDebug> #include <QThread> QMutex mutex; int sharedCounter = 0; class WorkerThread : public QThread { protected: void run() override { // 尝试获取锁,等待100毫秒 if (mutex.tryLock(100)) { // 锁定成功:修改共享计数器 sharedCounter++; qDebug() << "Thread" << QThread::currentThreadId() << "updated counter:" << sharedCounter; mutex.unlock(); // 解锁 } else { qDebug() << "Thread" << QThread::currentThreadId() << "failed to lock, retrying later."; } } }; int main() { WorkerThread thread1; WorkerThread thread2; thread1.start(); thread2.start(); thread1.wait(); thread2.wait(); return 0; } ``` 在这个例子中,两个线程尝试同时修改sharedCounter。如果tryLock(100)成功,线程更新计数器;否则输出错误信息并跳过操作,避免阻塞整个线程。这确保了在高竞争环境中的响应性[^3]。 ##### 使用QMutexLocker简化管理 虽然tryLock()需要手动解锁,但Qt建议使用QMutexLocker类来自动管理锁的生命周期(RAII模式)。但注意,QMutexLocker默认使用lock()方法。如果需要非阻塞行为,可以将tryLock()与自定义逻辑结合: ```cpp QMutex mutex; { if (mutex.tryLock()) { QMutexLocker locker(&mutex); // 传入已锁定的mutex,locker在作用域结束时自动解锁 // 访问共享资源 } } ``` 这种方式减少了忘记解锁的风险,但tryLock()的调用仍需手动处理[^2]。 #### 3. 注意事项 在使用tryLock()时,需要注意以下几点以避免常见错误: - **死锁风险**:如果tryLock()成功但忘记调用unlock(),会导致锁未被释放,其他线程永远无法获取锁。建议使用QMutexLocker或确保在每个成功锁定后调用unlock()。Qt的QMutex经过优化,在非竞争情况下开销很小,但错误使用可能引发性能问题[^1]。 - **性能考量**:在锁竞争激烈时,tryLock()比lock()更高效,因为它避免了线程阻塞。但如果频繁调用tryLock()失败,可能导致CPU使用率升高(例如在循环中重试)。此时,应结合超时参数或退避策略(如指数退避)来优化[^3]。 - **线程安全与共享资源**:tryLock()只保护被锁定的临界区。确保共享资源的所有访问点都使用同一个QMutex实例。如果多个互斥锁嵌套使用(如递归锁),优先使用QMutex::Recursive模式,但tryLock()本身不支持递归特性。 - **超时设置**:超时参数(如mutex.tryLock(500))可以防止线程无限等待,但设置过长可能降低响应性,过短可能导致误判。在实时系统中,建议基于应用需求测试和调整超时值[^1]。 - **错误处理**:始终处理tryLock()返回false的情况。例如,在GUI应用中,锁定失败时可以显示提示信息或重试;在服务器端,可能需要日志记录或异步回退策略。 总之,tryLock()是处理非阻塞锁定的利器,尤其适合需要高并发或低延迟的场景,但必须谨慎管理锁生命周期以避免副作用[^2][^3]。
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