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(轉)Java 5.0多線程編程（3）

Lock 接口

ReentrantLock 是 Lock 的具體類， Lock 提供了以下一些方法：

lock(): 請求鎖定，如果鎖已被別的線程鎖定，調用此方法的線程被阻斷進入等待狀態。
tryLock() ：如果鎖沒被別的線程鎖定，進入鎖定狀態，并返回 true 。若鎖已被鎖定，返回 false ，不進入等待狀態。此方法還可帶時間參數，如果鎖在方法執行時已被鎖定，線程將繼續等待規定的時間，若還不行才返回 false 。
unlock() ：取消鎖定，需要注意的是 Lock 不會自動取消，編程時必須手動解鎖。

代碼：

// 生成一個鎖

Lock lock = new ReentrantLock();

public void accessProtectedResource() {

? lock.lock(); // 取得鎖定

? try {

??? // 對共享資源進行操作

? } finally {

??? // 一定記著把鎖取消掉，鎖本身是不會自動解鎖的

??? lock.unlock();

? }

}

ReadWriteLock 接口

?? 為了提高效率有些共享資源允許同時進行多個讀的操作，但只允許一個寫的操作，比如一個文件，只要其內容不變可以讓多個線程同時讀，不必做排他的鎖定，排他的鎖定只有在寫的時候需要，以保證別的線程不會看到數據不完整的文件。 ReadWriteLock 可滿足這種需要。 ReadWriteLock 內置兩個 Lock ，一個是讀的 Lock ，一個是寫的 Lock 。多個線程可同時得到讀的 Lock ，但只有一個線程能得到寫的 Lock ，而且寫的 Lock 被鎖定后，任何線程都不能得到 Lock 。 ReadWriteLock 提供的方法有：

readLock(): 返回一個讀的 lock
writeLock(): 返回一個寫的 lock, 此 lock 是排他的。

ReadWriteLock 的例子：

public class FileOperator{

????? // 初始化一個 ReadWriteLock

????? ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

public String read() {

????? // 得到 readLock 并鎖定

??????????? Lock readLock = lock.readLock();

?????? ?????readLock.lock();

??????????? try {

????????????????? // 做讀的工作

????????????????? return "Read something";

??????????? } finally {

???????????????? readLock.unlock();

??????????? }

????? }

?????

public void write(String content) {

????? // 得到 writeLock 并鎖定

??????????? Lock writeLock = lock.writeLock();

??????????? writeLock.lock();

??????????? try {

????????????????? // 做讀的工作

??????????? } finally {

???????????????? writeLock.unlock();

??????????? }

????? }

}

?? 需要注意的是 ReadWriteLock 提供了一個高效的鎖定機理，但最終程序的運行效率是和程序的設計息息相關的，比如說如果讀的線程和寫的線程同時在等待，要考慮是先發放讀的 lock 還是先發放寫的 lock 。如果寫發生的頻率不高，而且快，可以考慮先給寫的 lock 。還要考慮的問題是如果一個寫正在等待讀完成，此時一個新的讀進來，是否要給這個新的讀發鎖，如果發了，可能導致寫的線程等很久。等等此類問題在編程時都要給予充分的考慮。

Condition 接口：

?? 有時候線程取得 lock 后需要在一定條件下才能做某些工作，比如說經典的 Producer 和 Consumer 問題， Consumer 必須在籃子里有蘋果的時候才能吃蘋果，否則它必須暫時放棄對籃子的鎖定，等到 Producer 往籃子里放了蘋果后再去拿來吃。而 Producer 必須等到籃子空了才能往里放蘋果，否則它也需要暫時解鎖等 Consumer 把蘋果吃了才能往籃子里放蘋果。在 Java 5.0 以前，這種功能是由 Object 類的 wait(), notify() 和 notifyAll() 等方法實現的，在 5.0 里面，這些功能集中到了 Condition 這個接口來實現， Condition 提供以下方法：

await() ：使調用此方法的線程放棄鎖定，進入睡眠直到被打斷或被喚醒。
signal(): 喚醒一個等待的線程
signalAll() ：喚醒所有等待的線程

Condition 的例子：

public class Basket {?????

Lock lock = new ReentrantLock();

// 產生 Condition 對象

???? Condition produced = lock.newCondition();

???? Condition consumed = lock.newCondition();

???? boolean available = false;

?? ??

???? public void produce() throws InterruptedException {

?????????? lock.lock();

?????????? try {

???????????????? if(available){

??????????????????? consumed.await(); // 放棄 lock 進入睡眠 ?

???????????????? }

???????????????? /* 生產蘋果 */

???????????????? System.out.println("Apple produced.");

???????????????? available = true;

???????????????? produced.signal(); // 發信號喚醒等待這個 Condition 的線程

?????????? } finally {

???????????????? lock.unlock();

?????????? }

???? }

????

???? public void consume() throws InterruptedException {

?????????? lock.lock();

?????????? try {

???????????????? if(!available){

?????????????????????? produced.await();// 放棄 lock 進入睡眠 ?

???????????????? }

???????????????? /* 吃蘋果 */

???????????????? System.out.println("Apple consumed.");

???????????????? available = false;

???????????????? consumed.signal();// 發信號喚醒等待這個 Condition 的線程

?????????? } finally {

???????????????? lock.unlock();

?????????? }

???? }?????

}

ConditionTester:

public class ConditionTester {

?????

????? public static void main(String[] args) throws InterruptedException{

final Basket basket = new Basket();

// 定義一個 producer

??????????? Runnable producer = new Runnable() {

????????????????? public void run() {

??????????????????????? try {

????????????????????????????? basket.produce();

?????? ?????????????????} catch (InterruptedException ex) {

????????????????????????????? ex.printStackTrace();

??????????????????????? }

????????????????? }

};

// 定義一個 consumer

??????????? Runnable consumer = new Runnable() {

????????????????? public void run() {

??????????????????????? try {

????????????????????????????? basket.consume();

??????????????????????? } catch (InterruptedException ex) {

????????????????????????????? ex.printStackTrace();

??????????????????????? }

????????????????? }

};

// 各產生 10 個 consumer 和 producer

??????????? ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();

??????????? for(int i=0; i < 10; i++)

????????????????? service.submit(consumer);

??????????? Thread.sleep(2000);

??????????? for(int i=0; i<10; i++)

????????????????? service.submit(producer);

??????????? service.shutdown();

????? }?????

}

5: Synchronizer：同步裝置

?? Java 5.0 里新加了 4 個協調線程間進程的同步裝置，它們分別是 Semaphore, CountDownLatch, CyclicBarrier 和 Exchanger.

Semaphore:

?? 用來管理一個資源池的工具， Semaphore 可以看成是個通行證，線程要想從資源池拿到資源必須先拿到通行證， Semaphore 提供的通行證數量和資源池的大小一致。如果線程暫時拿不到通行證，線程就會被阻斷進入等待狀態。以下是一個例子：

public class Pool {

??? ??ArrayList pool = null;

????? Semaphore pass = null;

????? public Pool(int size){

??????????? // 初始化資源池

??????????? pool = new ArrayList();

??????????? for(int i=0; i

????????????????? pool.add("Resource "+i);

??????????? }

??? ????????//Semaphore 的大小和資源池的大小一致

??????????? pass = new Semaphore(size);

????? }

????? public String get() throws InterruptedException{

??????????? // 獲取通行證 , 只有得到通行證后才能得到資源

??????????? pass.acquire();

??????????? return getResource();

????? }

????? public void put(String resource){

??????????? // 歸還通行證，并歸還資源

??????????? pass.release();

??????????? releaseResource(resource);

????? }

???? private synchronized String getResource() {

??????????? String result = pool.get(0);

??????????? pool.remove(0);

??????????? System.out.println("Give out "+result);

??????????? return result;

????? }

????? private synchronized void releaseResource(String resource) {

??????????? System.out.println("return "+resource);

??????????? pool.add(resource);

????? }

}

SemaphoreTest:

public class SemaphoreTest {

????? public static void main(String[] args){

??????????? final Pool aPool = new Pool(2);

??????????? Runnable worker = new Runnable() {

????????????????? public void run() {

??????????????????????? String resource = null;

??????? ????????????????try {

????????????????????????????? // 取得 resource

????????????????????????????? resource = aPool.get();

??????????????????????? } catch (InterruptedException ex) {

????????????????????????????? ex.printStackTrace();

??????????????????????? }

??????????????????????? // 用 resource 做工作

??????????????????????? System.out.println("I worked on "+resource);

??????????????????????? // 歸還 resource

??????????????????????? aPool.put(resource);

????????????????? }

??????????? };

??????????? ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();

??????????? for(int i=0; i<20; i++){

????????????????? service.submit(worker);

??????????? }

??????????? service.shutdown();

????? }????

}

posted on 2007-03-26 14:31 advincenting 閱讀(256) 評論(0) 編輯收藏

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