改變其中的變量值。
我們首先用傳統(tǒng)的synchronized 機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)它：
public class ThreadDemo implements Runnable {
class Student {
private int age = 0;
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
Student student = new Student();
int count = 0;
public static void main(String[] args) {
ThreadDemo td = new ThreadDemo();
Thread t1 = new Thread(td, "a");
Thread t2 = new Thread(td, "b");
Thread t3 = new Thread(td, "c");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
public void run() {
accessStudent();
}
public void accessStudent() {
String currentThreadName = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(currentThreadName + " is running!");
synchronized (this) {//(1)使用同一個(gè)ThreadDemo對(duì)象作為同步鎖
System.out.println(currentThreadName + " got lock1@Step1!");
try {
count++;
Thread.sleep(5000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
System.out.println(currentThreadName + " first Reading count:" + count);
}
}
System.out.println(currentThreadName + " release lock1@Step1!");
synchronized (this) {//(2)使用同一個(gè)ThreadDemo對(duì)象作為同步鎖
System.out.println(currentThreadName + " got lock2@Step2!");
try {
Random random = new Random();
int age = random.nextInt(100);
System.out.println("thread " + currentThreadName + " set age to:" + age);
this.student.setAge(age);
System.out.println("thread " + currentThreadName + " first read age is:" + this.student.getAge());
Thread.sleep(5000);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
} finally{
System.out.println("thread " + currentThreadName + " second read age is:" + this.student.getAge());
}
}
System.out.println(currentThreadName + " release lock2@Step2!");
}
}
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運(yùn)行結(jié)果：
a is running!
a got lock1@Step1!
b is running!
c is running!
a first Reading count:1
a release lock1@Step1!
a got lock2@Step2!
thread a set age to:76
thread a first read age is:76
thread a second read age is:76
a release lock2@Step2!
c got lock1@Step1!
c first Reading count:2
c release lock1@Step1!
c got lock2@Step2!
thread c set age to:35
thread c first read age is:35
thread c second read age is:35
c release lock2@Step2!
b got lock1@Step1!
b first Reading count:3
b release lock1@Step1!
b got lock2@Step2!
thread b set age to:91
thread b first read age is:91
thread b second read age is:91
b release lock2@Step2!
成功生成（總時(shí)間：30 秒）
顯然，在這個(gè)程序中，由于兩段synchronized塊使用了同樣的對(duì)象做為對(duì)象鎖，所以JVM優(yōu)先使剛剛釋放該鎖的線程重新獲得該
鎖。這樣，每個(gè)線程執(zhí)行的時(shí)間是10秒鐘，并且要徹底把兩個(gè)同步塊的動(dòng)作執(zhí)行完畢，才能釋放對(duì)象鎖。這樣，加起來(lái)一共是
30秒。
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我想一定有人會(huì)說(shuō)：如果兩段synchronized塊采用兩個(gè)不同的對(duì)象鎖，就可以提高程序的并發(fā)性，并且，這
兩個(gè)對(duì)象鎖應(yīng)該選擇那些被所有線程所共享的對(duì)象。
那么好。我們把第二個(gè)同步塊中的對(duì)象鎖改為student（此處略去代碼，讀
者自己修改），程序運(yùn)行結(jié)果為：
a is running!
a got lock1@Step1!
b is running!
c is running!
a first Reading count:1
a release lock1@Step1!
a got lock2@Step2!
thread a set age to:73
thread a first read age is:73
c got lock1@Step1!
thread a second read age is:73
a release lock2@Step2!
c first Reading count:2
c release lock1@Step1!
c got lock2@Step2!
thread c set age to:15
thread c first read age is:15
b got lock1@Step1!
thread c second read age is:15
c release lock2@Step2!
b first Reading count:3
b release lock1@Step1!
b got lock2@Step2!
thread b set age to:19
thread b first read age is:19
thread b second read age is:19
b release lock2@Step2!
成功生成（總時(shí)間：21 秒）
從
修改后的運(yùn)行結(jié)果來(lái)看，顯然，由于同步塊的對(duì)象鎖不同了，三個(gè)線程的執(zhí)行順序也發(fā)生了變化。在一個(gè)線程釋放第一個(gè)同步塊的同步鎖之
后，第二個(gè)線程就可以進(jìn)入第一個(gè)同步塊，而此時(shí)，第一個(gè)線程可以繼續(xù)執(zhí)行第二個(gè)同步塊。這樣，整個(gè)執(zhí)行過程中，有10秒鐘
的時(shí)間是兩個(gè)線程同時(shí)工作的。另外十秒鐘分別是第一個(gè)線程執(zhí)行第一個(gè)同步塊的動(dòng)作和最后一個(gè)線程執(zhí)行第二個(gè)同步塊的動(dòng)作。相比較第一
個(gè)例程，整個(gè)程序的運(yùn)行時(shí)間節(jié)省了1/3。細(xì)心的讀者不難總結(jié)出優(yōu)化前后的執(zhí)行時(shí)間比例公式：(n+1)/2n，其中n為
線程數(shù)。如果線程數(shù)趨近于正無(wú)窮，則程序執(zhí)行效率的提高會(huì)接近50%。而如果一個(gè)線程的執(zhí)行階段被分割成m個(gè)
synchronized塊，并且每個(gè)同步塊使用不同的對(duì)象鎖，而同步塊的執(zhí)行時(shí)間恒定，則執(zhí)行時(shí)間比例公式可以寫作：((m-
1)n+1)/mn那么當(dāng)m趨于無(wú)窮大時(shí)，線程數(shù)n趨近于無(wú)窮大，則程序執(zhí)行效率的提升幾乎可以達(dá)到100%。（顯然，我
們不能按照理想情況下的數(shù)學(xué)推導(dǎo)來(lái)給BOSS發(fā)報(bào)告，不過通過這樣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，至少我們看到了提高多線程程序并發(fā)性的一種方案，而
這種方案至少具備數(shù)學(xué)上的可行性理論支持。）
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可見，使用不同的對(duì)象鎖，在不同的同步塊中完成任務(wù)，可以使性能大大提升。
很多人看到這不禁要問：這和新的Lock框
架有什么關(guān)系？
別著急。我們這就來(lái)看一看。
synchronized塊的確不錯(cuò)，但是他有一些功能性的限制：
1.
它無(wú)法中斷一個(gè)正在等候獲得鎖的線程，也無(wú)法通過投票得到鎖，如果不想等下去，也就沒法得到鎖。
2.synchronized
塊對(duì)于鎖的獲得和釋放是在相同的堆棧幀中進(jìn)行的。多數(shù)情況下，這沒問題（而且與異常處理交互得很好），但是，確實(shí)存在一些更適合使用
非塊結(jié)構(gòu)鎖定的情況。
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java.util.concurrent.lock 中的 Lock 框架是鎖定的一個(gè)抽象，它允許把鎖定的實(shí)現(xiàn)作為 Java
類，而不是作為語(yǔ)言的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。這就為 Lock 的多種實(shí)現(xiàn)留下了空間，各種實(shí)現(xiàn)可能有不同的調(diào)度算法、性能特性或者鎖定語(yǔ)義。
JDK
官方文檔中提到：
ReentrantLock是“一個(gè)可重入的互斥鎖 Lock，它具有與使用 synchronized
方法和語(yǔ)句所訪問的隱式監(jiān)視器鎖相同的一些基本行為和語(yǔ)義，但功能更強(qiáng)大。
ReentrantLock 將由最近成功獲得鎖，并且還沒有釋放該鎖的線程所擁有。當(dāng)鎖沒有被另一個(gè)線程所擁有時(shí)，調(diào)用 lock
的線程將成功獲取該鎖并返回。如果當(dāng)前線程已經(jīng)擁有該鎖，此方法將立即返回。可以使用 isHeldByCurrentThread() 和
getHoldCount() 方法來(lái)檢查此情況是否發(fā)生。 ”
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，ReentrantLock有一個(gè)與鎖相關(guān)的獲取計(jì)
數(shù)器，如果擁有鎖的某個(gè)線程再次得到鎖，那么獲取計(jì)數(shù)器就加1，然后鎖需要被釋放兩次才能獲得真正釋放。這模仿了
synchronized 的語(yǔ)義；如果線程進(jìn)入由線程已經(jīng)擁有的監(jiān)控器保護(hù)的 synchronized
塊，就允許線程繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)線程退出第二個(gè)（或者后續(xù)） synchronized 塊的時(shí)候，不釋放鎖，只有線程退出它進(jìn)入的監(jiān)控器保護(hù)的第一個(gè)
synchronized 塊時(shí)，才釋放鎖。
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ReentrantLock 類（重入鎖）實(shí)現(xiàn)了 Lock ，它擁有與 synchronized
相同的并發(fā)性和內(nèi)存語(yǔ)義，但是添加了類似鎖投票、定時(shí)鎖等候和可中斷鎖等候的一些特性。此外，它還提供了在激烈爭(zhēng)用情況下更佳的性
能。（換句話說(shuō)，當(dāng)許多線程都想訪問共享資源時(shí)，JVM 可以花更少的時(shí)候來(lái)調(diào)度線程，把更多時(shí)間用在執(zhí)行線程上。）
我們把
上面的例程改造一下：
public class ThreadDemo implements Runnable {
class Student {
private int age = 0;
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
Student student = new Student();
int count = 0;
ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock(false);
ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock(false);
public static void main(String[] args) {
ThreadDemo td = new ThreadDemo();
for (int i = 1; i <= 3; i++) {
Thread t = new Thread(td, i + "");
t.start();
}
}
public void run() {
accessStudent();
}
public void accessStudent() {
String currentThreadName = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(currentThreadName + " is running!");
lock1.lock();//使用重入鎖
System.out.println(currentThreadName + " got lock1@Step1!");
try {
count++;
Thread.sleep(5000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
System.out.println(currentThreadName + " first Reading count:" + count);
lock1.unlock();
System.out.println(currentThreadName + " release lock1@Step1!");
}
lock2.lock();//使用另外一個(gè)不同的重入鎖
System.out.println(currentThreadName + " got lock2@Step2!");
try {
Random random = new Random();
int age = random.nextInt(100);
System.out.println("thread " + currentThreadName + " set age to:" + age);
this.student.setAge(age);
System.out.println("thread " + currentThreadName + " first read age is:" + this.student.getAge());
Thread.sleep(5000);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
} finally {
System.out.println("thread " + currentThreadName + " second read age is:" + this.student.getAge());
lock2.unlock();
System.out.println(currentThreadName + " release lock2@Step2!");
}
}
}
從上面這個(gè)
程序我們看到：
對(duì)象鎖的獲得和釋放是由手工編碼完成的，所以獲得鎖和釋放鎖的時(shí)機(jī)比使用同步塊具有更好的可定制性。并
且通過程序的運(yùn)行結(jié)果（運(yùn)行結(jié)果忽略，請(qǐng)讀者根據(jù)例程自行觀察），我們可以發(fā)現(xiàn)，和使用同步塊的版本相比，結(jié)果是相同的。
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這說(shuō)明兩點(diǎn)問題：
1. 新的ReentrantLock的確實(shí)現(xiàn)了和同步塊相同的語(yǔ)義功能。而對(duì)象鎖的獲得和釋放都可以由編碼
人員自行掌握。
2. 使用新的ReentrantLock，免去了為同步塊放置合適的對(duì)象鎖所要進(jìn)行的考量。
3.
使用新的ReentrantLock，最佳的實(shí)踐就是結(jié)合try/finally塊來(lái)進(jìn)行。在try塊之前使用lock方法，而
在finally中使用unlock方法。
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細(xì)心的讀者又發(fā)現(xiàn)了：
在我們的例程中，創(chuàng)建ReentrantLock實(shí)例的時(shí)候，我們的構(gòu)造函數(shù)里面?zhèn)鬟f的參數(shù)是false。那么如果傳遞
true又回是什么結(jié)果呢？這里面又有什么奧秘呢？
請(qǐng)看本節(jié)的續(xù) ———— Fair or Unfair? It is a
question...