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Scala併發程式設計實戰 - 2:Lock 鎖

synchronized作為內建鎖,使用簡單,不易出錯,然鵝確有相當的侷限性,例如,無法從等待獲取鎖的阻塞中中斷,無法設定獲取鎖的超時。所以JUC提供了另一種更靈活的加鎖方式,即Lock。

Lock

Lock介面定義如下

public interface Lock {
    void lock();     
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;     
    boolean tryLock();     
    boolean tryLock(long timeout,TimeUnit unit) throws InterruptedException;     
    void unlock();     
    Condition newCondition(); 
}複製程式碼

從介面的定義不難發現,Lock不僅提供了常規的lock()阻塞式加鎖,也提供了tryLock使得執行緒能在獲取不到鎖時,馬上返回,甚至可以等待鎖一段時間後,再返回。lockInterruptibly則提供了可中斷的阻塞式獲取鎖方式。

Lock的鎖需要顯示釋放,通常要與try...finally語句一起使用,避免死鎖。

lock.lock(); 
try {     
   // update object state     
   // catch exceptions and restore invariants if necessary 
} finally {     
   lock.unlock(); 
}複製程式碼

ReentrantLock

Lock最常用的實現類是ReentrantLock,這是一個可重入鎖(synchronized也是)。

ReentrantLock預設和內建鎖一樣,是非公平鎖,但是支援公平鎖模式,可以用ReentrantLock(true)建立公平鎖。

可重入鎖

所謂可重入鎖,也就是說一個執行緒可以在持有該鎖的時候,再次獲取該鎖。可重入鎖通常與一個計數器關聯,第一次獲取鎖的時候,計數器從0變為1,再次獲取鎖,變為2,以此類推。釋放鎖的時候,計數器每次減1,直至減為0,該鎖才真正釋放給其他執行緒。為啥需要可重入鎖舉個例子(JCP書上的)

public class Widget {     
    public synchronized void doSomething() {         
        ... 
    } 
}  
public class LoggingWidget extends Widget {     
    public synchronized void doSomething() {         
        System.out.println(toString() + ": calling doSomething");         
        super.doSomething();     
    } 
}複製程式碼

子類覆蓋了父類方法,並再次呼叫了父類的同步方法,如果鎖不支援重入,則會導致死鎖。

公平鎖

所謂公平鎖,其實就是指鎖的等待佇列執行先進先出,等待最久的執行緒優先獲得鎖。但是內建鎖和ReentrantLock預設都是非公平的,為啥?因為非公平鎖的效能更好。一個事實是,一個執行緒從被喚醒到真正執行中間有不可忽視的延遲,這個延遲時間很可能長到足夠一個執行中的執行緒獲取鎖,並完成操作,然後釋放鎖。也即是說,把鎖給’等待最久的執行緒‘的過程中,可以讓其他執行緒插隊獲取鎖,並歸還鎖,還不會影響’等待最久的執行緒‘的執行。這樣一來吞吐量就得到了提升。

Scala栗子

package io.github.liam8.con

import java.util.concurrent.TimeUnit
import java.util.concurrent.locks.{Lock,ReentrantLock}

object LockDemo {

  private val rtl: Lock = new ReentrantLock()

  var inc: Int = 0

  def get(): Int = {
    rtl.lock()
    try {
      inc
    } finally {
      rtl.unlock()
    }
  }

  def addOne(): Unit = {
    rtl.lock()
    try {
      TimeUnit.SECONDS.sleep(1)
      inc = 1 + get()
    } finally {
      rtl.unlock()
    }
  }

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    for (i <- 1 to 10) {
      new Thread {
          override def run(): Unit = {
            println(s"run thread $i")
            addOne()
          }
      }.start()
    }
    while (true) {
      println(s"inc=$inc")
      TimeUnit.SECONDS.sleep(1)
    }
  }
}複製程式碼

output

run thread 3
run thread 8
run thread 1
run thread 9
run thread 7
run thread 4
run thread 5
run thread 2
run thread 10
run thread 6
inc=0
inc=0
inc=2
inc=3
inc=4
inc=5
inc=6
inc=7
inc=8
inc=8
inc=10
inc=10
inc=10複製程式碼

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