Java锁示例

本文提供了一个Java多线程环境下使用ReentrantLock实现加锁与解锁的示例。示例中定义了两个线程,分别进行递增和递减操作,展示了如何在并发场景下保护共享资源。

以下是一段多线程锁机制示例代码:

 1 package lock;
 2 
 3 import java.util.concurrent.locks.Lock;
 4 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
 5 
 6 public class ThreadTest {
 7     private int j;
 8     private Lock lock = new ReentrantLock();
 9     
10     public static void main(String[] args){
11         ThreadTest tt = new ThreadTest();
12         for (int i=0; i<2; i++){
13             new Thread(tt.new Adder()).start();
14             new Thread(tt.new Subtractor()).start();
15         }
16     }
17     
18     private class Subtractor implements Runnable{
19         public void run(){
20             while (true){
21                 
22                 lock.lock();
23                 
24                 try{
25                     System.out.println("j--=" + j--);
26                 }finally{
27                     lock.unlock();
28                 }
29             }
30         }
31     }
32     
33     private class Adder implements Runnable{
34         public void run(){
35             while(true){
36                 
37                 lock.lock();
38                 try{
39                     System.out.println("j++" + j++);
40                 }finally{
41                     lock.unlock();
42                 }
43             }
44         }
45     }
46 }

 

转载于:https://www.cnblogs.com/slhs/p/7718703.html

### Java 中 CAS 示例代码与实现机制 #### 1. 自旋 (Spin Lock) 基于 CAS 的实现 以下是基于 `java.util.concurrent.atomic.AtomicReference` 类的一个简单自旋实现: ```java import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference; public class SpinLock { private final AtomicReference<Thread> owner = new AtomicReference<>(); public void lock() { Thread current = Thread.currentThread(); // 使用 CAS 尝试获取 while (!owner.compareAndSet(null, current)) { // 如果失败,则继续自旋等待 } } public void unlock() { Thread current = Thread.currentThread(); // 确保释放的是当前线程持有的 if (!owner.compareAndSet(current, null)) { throw new IllegalMonitorStateException("Calling thread has not held the lock"); } } } ``` 上述代码展示了如何利用 CAS 来实现一个简单的自旋。当线程试图获取时,会通过 `compareAndSet` 方法检查是否有其他线程已经持有了[^1]。 --- #### 2. CAS 在 Java 并发包中的应用实例 Java 提供了许多内置工具类来简化开发者的工作,这些工具大多依赖于 CAS 操作。例如,`AtomicInteger` 是一种典型的基于 CAS 的无数据结构。 以下是一个使用 `AtomicInteger` 进行原子计数器的操作示例: ```java import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; public class AtomicIntegerExample { private static final AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0); public static int incrementAndGet() { return counter.incrementAndGet(); // 利用 CAS 实现线程安全的递增操作 } public static int get() { return counter.get(); // 获取当前值 } } ``` 在这个例子中,`incrementAndGet()` 方法内部实际上是通过循环调用底层的 `Unsafe` 类完成 CAS 操作,直到成功为止[^3]。 --- #### 3. 解决 ABA 问题的方法 —— 使用版本号标记 虽然 CAS 能够有效解决竞态条件并提高并发性能,但它存在著名的 **ABA 问题**。即,在某些情况下,共享变量可能从状态 A 变成 B 后再回到 A,这会让 CAS 认为没有任何变化发生,但实际上中间发生了修改。 为了克服这一缺陷,可以引入带有版本号或时间戳的数据结构。例如,`AtomicStampedReference` 或者 `AtomicMarkableReference` 都提供了额外的信息用于区分相同值的不同状态。 下面是一个使用 `AtomicStampedReference` 的示例: ```java import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference; public class ABADemo { private static AtomicStampedReference<Integer> ref = new AtomicStampedReference<>(100, 0); // 初始化值为 100,初始版本号为 0 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { int[] stampHolder = {ref.getStamp()}; // 线程 T1 修改值两次 new Thread(() -> { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": Trying to change value..."); boolean success = ref.compareAndSet( 100, 101, stampHolder[0], stampHolder[0] + 1); if (success) { stampHolder[0]++; success = ref.compareAndSet( 101, 100, stampHolder[0], stampHolder[0] + 1); if (success) { stampHolder[0]++; } } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }).start(); Thread.sleep(1000L); // 主线程稍作延迟 // 线程 T2 尝试验证是否存在 ABA 问题 Integer expectedValue = 100; int expectedStamp = ref.getStamp(); boolean result = ref.compareAndSet(expectedValue, 102, expectedStamp, expectedStamp + 1); System.out.println("Compare and Set Result: " + result); } } ``` 此程序演示了如何借助版本号防止误判的情况。即使目标对象恢复到原始值,只要其对应的版本号发生变化,就可以检测出潜在的风险[^4]。 --- #### 4. 总结 - CAS 是一种高效的非阻塞算法,广泛应用于多线程环境下的同步控制。 - 它能够显著减少因传统互斥带来的上下文切换成本,但在极端条件下也可能引发 CPU 占用率过高或者 ABA 问题等问题。 - 开发人员应根据实际需求权衡选用合适的解决方案,并注意规避可能出现的各种异常状况。 ---
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