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LockSynchoronized和ReentrantLock的使用.docx

上传人：b****2 文档编号：12873139 上传时间：2023-04-22 格式：DOCX 页数：16 大小：18.72KB
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LockSynchoronized和ReentrantLock的使用.docx

LockSynchoronized和ReentrantLock的使用

比较ReentrantLock和synchronized和信号量Semaphore实现的同步性能

得出结论：

（1）使用Lock的性能比使用synchronized关键字要提高4~5倍；

（2）使用信号量实现同步的速度大约比synchronized要慢10~20%；

（3）使用atomic包的AtomicInter速度是比Lock要快1一个数量级。

synchronized：

在资源竞争不是很激烈的情况下，偶尔会有同步的情形下，synchronized是很合适的。

原因在于，编译程序通常会尽可能的进行优化synchronize，另外可读性非常好，不管用没用过5.0多线程包的程序员都能理解。

ReentrantLock:

ReentrantLock提供了多样化的同步，比如有时间限制的同步，可以被Interrupt的同步（synchronized的同步是不能Interrupt的）等。

在资源竞争不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差点点。

但是当同步非常激烈的时候，synchronized的性能一下子能下降好几十倍。

而ReentrantLock确还能维持常态。

Atomic:

和上面的类似，不激烈情况下，性能比synchronized略逊，而激烈的时候，也能维持常态。

激烈的时候，Atomic的性能会优于ReentrantLock一倍左右。

但是其有一个缺点，就是只能同步一个值，一段代码中只能出现一个Atomic的变量，多于一个同步无效。

因为他不能在多个Atomic之间同步。

ReentrantLock类

java.util.concurrent.lock中的Lock框架是锁定的一个抽象，它允许把锁定的实现作为Java类，而不是作为语言的特性来实现。

这就为Lock的多种实现留下了空间，各种实现可能有不同的调度算法、性能特性或者锁定语义。

ReentrantLock类实现了Lock，它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义，但是添加了类似锁投票、定时锁等候和可中断锁等候的一些特性。

此外，它还提供了在激烈争用情况下更佳的性能。

（换句话说，当许多线程都想访问共享资源时，JVM可以花更少的时候来调度线程，把更多时间用在执行线程上。

）

reentrant锁意味着什么呢？

简单来说，它有一个与锁相关的获取计数器，如果拥有锁的某个线程再次得到锁，那么获取计数器就加1，然后锁需要被释放两次才能获得真正释放。

这模仿了synchronized的语义；如果线程进入由线程已经拥有的监控器保护的synchronized块，就允许线程继续进行，当线程退出第二个（或者后续）synchronized块的时候，不释放锁，只有线程退出它进入的监控器保护的第一个synchronized块时，才释放锁。

在查看清单1中的代码示例时，可以看到Lock和synchronized有一点明显的区别——lock必须在finally块中释放。

否则，如果受保护的代码将抛出异常，锁就有可能永远得不到释放！

这一点区别看起来可能没什么，但是实际上，它极为重要。

忘记在finally块中释放锁，可能会在程序中留下一个定时bomb，当有一天bomb爆炸时，您要花费很大力气才有找到源头在哪。

而使用同步，JVM将确保锁会获得自动释放。

publicabstractclassTest{

protectedStringid;

protectedCyclicBarrierbarrier;

protectedlongcount;

protectedintthreadNum;

protectedExecutorServiceexecutor;

publicTest（Stringid,CyclicBarrierbarrier,longcount,intthreadNum,

ExecutorServiceexecutor）{

this.id=id;

this.barrier=barrier;

this.count=count;

this.threadNum=threadNum;

this.executor=executor;

}

publicvoidstartTest（）{

longstart=System.currentTimeMillis（）;

for（intj=0;j

executor.execute（newThread（）{

@Override

publicvoidrun（）{

for（inti=0;i

test（）;

}

try{

barrier.await（）;

}catch（InterruptedExceptione）{

e.printStackTrace（）;

}catch（BrokenBarrierExceptione）{

e.printStackTrace（）;

}

}

}）;

}

try{

barrier.await（）;

}catch（InterruptedExceptione）{

e.printStackTrace（）;

}catch（BrokenBarrierExceptione）{

e.printStackTrace（）;

}

//所有线程执行完成之后，才会跑到这一步

longduration=System.currentTimeMillis（）-start;

System.out.println（id+"="+duration）;

}

protectedabstractvoidtest（）;

}

测试类ReentreLockTest源码

importthread.test.Test;

publicclassReentreLockTest{

privatestaticlongCOUNT=1000000;

privatestaticLocklock=newReentrantLock（）;

privatestaticlonglockCounter=0;

privatestaticlongsyncCounter=0;

privatestaticlongsemaCounter=0;

privatestaticAtomicLongatomicCounter=newAtomicLong（0）;

privatestaticObjectsyncLock=newObject（）;

privatestaticSemaphoremutex=newSemaphore

（1）;

publicstaticvoidtestLock（intnum,intthreadCount）{

}

staticlonggetLock（）{

lock.lock（）;

try{

returnlockCounter;

}finally{

lock.unlock（）;

}

}

staticlonggetSync（）{

synchronized（syncLock）{

returnsyncCounter;

}

}

staticlonggetAtom（）{

returnatomicCounter.get（）;

}

staticlonggetSemaphore（）throwsInterruptedException{

mutex.acquire（）;

try{

returnsemaCounter;

}finally{

mutex.release（）;

}

}

staticlonggetLockInc（）{

lock.lock（）;

try{

return++lockCounter;

}finally{

lock.unlock（）;

}

}

staticlonggetSyncInc（）{

synchronized（syncLock）{

return++syncCounter;

}

}

staticlonggetAtomInc（）{

returnatomicCounter.getAndIncrement（）;

}

staticclassSemaTestextendsTest{

publicSemaTest（Stringid,CyclicBarrierbarrier,longcount,

intthreadNum,ExecutorServiceexecutor）{

super（id,barrier,count,threadNum,executor）;

}

@Override

protectedvoidtest（）{

try{

getSemaphore（）;

}catch（InterruptedExceptione）{

e.printStackTrace（）;

}

}

}

staticclassLockTestextendsTest{

publicLockTest（Stringid,CyclicBarrierbarrier,longcount,

intthreadNum,ExecutorServiceexecutor）{

super（id,barrier,count,threadNum,executor）;

}

@Override

protectedvoidtest（）{

getLock（）;

}

}

staticclassSyncTestextendsTest{

publicSyncTest（Stringid,CyclicBarrierbarrier,longcount,

intthreadNum,ExecutorServiceexecutor）{

super（id,barrier,count,threadNum,executor）;

}

@Override

protectedvoidtest（）{

getSync（）;

}

}

staticclassAtomicTestextendsTest{

publicAtomicTest（Stringid,CyclicBarrierbarrier,longcount,

intthreadNum,ExecutorServiceexecutor）{

super（id,barrier,count,threadNum,executor）;

}

@Override

protectedvoidtest（）{

getAtom（）;

}

}

publicstaticvoidtest（Stringid,longcount,intthreadNum,

ExecutorServiceexecutor）{

finalCyclicBarrierbarrier=newCyclicBarrier（threadNum+1,

newThread（）{

@Override

publicvoidrun（）{

}

}）;

System.out.println（"=============================="）;

System.out.println（"count="+count+"/t"+"ThreadCount="

+threadNum）;

newLockTest（"Lock",barrier,COUNT,threadNum,executor）.startTest（）;

newSyncTest（"Sync",barrier,COUNT,threadNum,executor）.startTest（）;

newAtomicTest（"Atom",barrier,COUNT,threadNum,executor）

.startTest（）;

newSemaTest（"Sema",barrier,COUNT,threadNum,executor）

.startTest（）;

System.out.println（"=============================="）;

}

publicstaticvoidmain（String[]args）{

for（inti=1;i<5;i++）{

ExecutorServiceexecutor=Executors.newFixedThreadPool（10*i）;

test（"",COUNT*i,10*i,executor）;

}

}

}

结果

==============================

count=1000000ThreadCount=10

Lock=953

Sync=3781

Atom=78

Sema=4922

==============================

==============================

count=2000000ThreadCount=20

Lock=1906

Sync=8469

Atom=172

Sema=9719

==============================

==============================

count=3000000ThreadCount=30

Lock=2890

Sync=12641

Atom=219

Sema=15015

==============================

==============================

count=4000000ThreadCount=40

Lock=3844

Sync=17141

Atom=343

Sema=19782

 

packagetest.thread;

importstaticjava.lang.System.out;

importjava.util.Random;

importjava.util.concurrent.BrokenBarrierException;

importjava.util.concurrent.CyclicBarrier;

importjava.util.concurrent.ExecutorService;

importjava.util.concurrent.Executors;

importjava.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

importjava.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

importjava.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

publicclassTestSyncMethods{

publicstaticvoidtest（intround,intthreadNum,CyclicBarriercyclicBarrier）{

newSyncTest（"Sync",round,threadNum,cyclicBarrier）.testTime（）;

newLockTest（"Lock",round,threadNum,cyclicBarrier）.testTime（）;

newAtomicTest（"Atom",round,threadNum,cyclicBarrier）.testTime（）;

}

publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{

for（inti=0;i<5;i++）{

intround=100000*（i+1）;

intthreadNum=5*（i+1）;

CyclicBarriercb=newCyclicBarrier（threadNum*2+1）;

out.println（"=========================="）;

out.println（"round:

"+round+"thread:

"+threadNum）;

test（round,threadNum,cb）;

}

}

}

classSyncTestextendsTestTemplate{

publicSyncTest（String_id,int_round,int_threadNum,CyclicBarrier_cb）{

super（_id,_round,_threadNum,_cb）;

}

@Override

/**

*synchronized关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题

*/

synchronizedlonggetValue（）{

returnsuper.countValue;

}

@Override

synchronizedvoidsumValue（）{

super.countValue+=preInit[index++%round];

}

}

classLockTestextendsTestTemplate{

ReentrantLocklock=newReentrantLock（）;

publicLockTest（String_id,int_round,int_threadNum,CyclicBarrier_cb）{

super（_id,_round,_threadNum,_cb）;

}

/**

*synchronized关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题

*/

@Override

longgetValue（）{

try{

lock.lock（）;

returnsuper.countValue;

}finally{

lock.unlock（）;

}

}

@Override

voidsumValue（）{

try{

lock.lock（）;

super.countValue+=preInit[index++%round];

}finally{

lock.unlock（）;

}

}

}

classAtomicTestextendsTestTemplate{

publicAtomicTest（String_id,int_round,int_threadNum,CyclicBarrier_cb）{

super（_id,_round,_threadNum,_cb）;

}

@Override

/**

*synchronized关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题

*/

longgetValue（）{

returnsuper.countValueAtmoic.get（）;

}

@Override

voidsumValue（）{

super.countValueAtmoic.addAndGet（super.preInit[indexAtomic.get（）%round]）;

}

}

abstractclassTestTemplate{

privateStringid;

protectedintround;

privateintthreadNum;

protectedlongcountValue;

protectedAtomicLongcountValueAtmoic=newAtomicLong（0）;

protectedint[]preInit;

protectedintindex;

protectedAtomicIntegerindexAtomic=newAtomicInteger（0）;

Randomr=newRandom（47）;

//任务栅栏，同批任务，先到达wait的任务挂起，一直等到全部任务到达制定的wait地点后，才能全部唤醒，继续执行

privateCyclicBarriercb;

publicTestTemplate（String_id,int_round,int_threadNum,CyclicBarrier_cb）{

this.id=_id;

this.round=_round;

this.threadNum=_threadNum;

cb=_cb;

preInit=newint[round];

for（inti=0;i

preInit[i]=r.nextInt（100）;

}

}

abstractvoidsumValue（）;

/*

*对long的操作是非原子的，原子操作只针对32位

*long是64位，底层操作的时候分2个32位读写，因此不是线程安全

*/

abstractlonggetValue（）;

publicvoidtestTime（）{

ExecutorServicese=Executors.newCachedThreadPool（）;

longstart=System.nanoTime（）;

//同时开启2*ThreadNum个数的读写线程

for（inti=0;i

se.execute（newRunnable（）{

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