春节越来越近了,疫情也越来越重大,但挡不住叫练携一家老小回老家(湖北)团圆的激动。响应国家要求去咱们做核酸检测了。

独占锁


早上叫练带着一家三口来到了南京市第一医院做核酸检测,护士小姐姐站在医院门口拦着通知咱们人比拟多,无论小孩儿小孩,须要排队一个个期待医生采集唾液检测,OK,上面咱们用代码+图看看咱们一家三口是怎么排队的!

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;/** * @author :jiaolian * @date :Created in 2021-01-22 10:33 * @description:独占锁测试 * @modified By: * 公众号:叫练 */public class ExclusiveLockTest {    private static ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();    private static ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = lock.writeLock();    //医院    private static class Hospital {        private String name;        public Hospital(String name) {            this.name = name;        }        //核酸检测排队测试        public void checkUp() {            try {                writeLock.lock();                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在做核酸检测");                //核酸过程...好受...                Thread.sleep(3000);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            } finally {                writeLock.unlock();            }        }    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        Hospital hospital = new Hospital("南京市第一医院");        Thread JLWife = new Thread(()->hospital.checkUp(),"叫练妻");        JLWife.start();        //睡眠100毫秒是让一家三口是有程序的排队去检测        Thread.sleep(100);        Thread JLSon = new Thread(()->hospital.checkUp(),"叫练子");        JLSon.start();        Thread.sleep(100);        Thread JL = new Thread(()->hospital.checkUp(),"叫练");        JL.start();    }}

如上代码:在主线程启动三个线程去医院门口排队,女士优先,叫练妻是排在最后面的,两头站的是叫练的孩子,最初就是叫练本人了。咱们假如模仿了下核酸检测一次须要3秒。代码中咱们用了独占锁,独占锁能够了解成医院只有一个医生,一个医生同时只能为一个人做核酸,所以须要一一排队检测,所以代码执行结束一共须要破费9秒,核酸检测就能够全副做完。代码逻辑还是比较简单,和咱们之前文章形容synchronized同理。核酸排队咱们用图形容下吧!

AQS全称是AbstractQueueSynchroniz,意为队列同步器,实质上是一个双向链表,在AQS外面每个线程都被封装成一个Node节点,每个节点都通过尾插法增加。另外节点还有还封装状态信息,比方是独占的还是共享的,如下面的案例就示意独占Node,医生他自身是一种共享资源,在AQS外部外面叫它state,用int类型示意,线程都会通过CAS的形式争抢state。线程抢到锁了,就自增,没有抢到锁的线程会阻塞期待机会被唤醒。如下图:依据咱们了解形象进去AQS的内部结构。

依据下面形容,大家看AQS不就是用Node封装线程,而后把线程依照先来后到(非偏心锁除外*)连接起来的双向链表嘛!对于非偏心锁我之前写《排队打饭》案例中也通过简略例子形容过。有趣味童鞋能够翻看下!

共享锁


下面咱们做核酸的过程是同步执行的,叫独占锁。那共享锁是什么意思呢?当初叫练孩子只有3岁,不能独立实现核酸检测,护士小姐姐感同身受,察看叫练子是排在叫练妻前面的,就让他们一起同时做核酸检测。这种同时做核酸的操作,相当于同时去获取医生资源,咱们称之为共享锁。上面是咱们测试代码。

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;/** * @author :jiaolian * @date :Created in 2021-01-21 19:54 * @description:共享锁测试 * @modified By: * 公众号:叫练 */public class SharedLockTest {    private static ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();    private static ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = lock.readLock();    //医院    private static class Hospital {        private String name;        public Hospital(String name) {            this.name = name;        }        //核酸检测排队测试        public void checkUp() {            try {                readLock.lock();                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在做核酸检测");                //核酸过程...好受...                Thread.sleep(3000);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            } finally {                readLock.unlock();            }        }    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        Hospital hospital = new Hospital("南京市第一医院");        Thread JLWife = new Thread(()->hospital.checkUp(),"叫练妻");        JLWife.start();        //睡眠100毫秒是让一家三口是有程序的排队去检测        Thread.sleep(100);        Thread JLSon = new Thread(()->hospital.checkUp(),"叫练子");        JLSon.start();        /*Thread.sleep(100);        Thread JL = new Thread(()->hospital.checkUp(),"叫练");        JL.start();*/    }    }

下面代码咱们用ReentrantReadWriteLock.ReadLock作为读锁,在主线程启动“叫练妻”和“叫练”两个线程,原本母子俩一共须要6秒能力实现的事件,当初只须要3秒就能够做完,共享锁益处是效率比拟高。如下图,是AQS外部某一时刻Node节点状态。比照上图,Node的状态变为了共享状态,这些节点能够同时去共享医生资源

synchronized锁不响应中断


/** * @author :jiaolian * @date :Created in 2020-12-31 18:17 * @description:sync不响应中断 * @modified By: * 公众号:叫练 */public class SynchronizedInterrputedTest {    private static class MyService {        public synchronized void lockInterrupt() {            try {                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 获取到了锁");                while (true) {                   //System.out.println();                }            } catch (Exception e) {                e.printStackTrace();            }        }    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        MyService myService = new MyService();        //先启动线程A,让线程A先领有锁        Thread threadA = new Thread(()->{            myService.lockInterrupt();        });        threadA.start();        Thread.sleep(1000);        //启动线程B,中断,synchronized不响应中断!        Thread threadB = new Thread(()->{            myService.lockInterrupt();        });        threadB.start();        Thread.sleep(1000);        threadB.interrupt();    }}

如上述代码:先启动A线程,让线程A先领有锁,睡眠1秒再启动线程B是让B线程处于可运行状态,隔1秒后再中断B线程。在控制台输入如下:A线程获取到了锁,期待2秒后控制台并没有立即输入报错信息,程序始终未完结执行,阐明synchronized锁不响应中断,须要B线程获取锁后才会输入线程中断报错信息!

AQS响应中断


常常做比拟常识才会死记硬背,在Lock提供lock和lockInterruptibly两种获取锁的形式,其中lock办法和synchronized是不响应中断的,那上面咱们看看lockInterruptibly响应中断是什么意思。咱们还是用核酸案例阐明。

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;/** * @author :jiaolian * @date :Created in 2021-01-22 15:18 * @description:AQS响应中断代码测试 * @modified By: * 公众号:叫练 */public class AQSInterrputedTest {    private static ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();    private static ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = lock.writeLock();    //医院    private static class Hospital {        private String name;        public Hospital(String name) {            this.name = name;        }        //核酸检测排队测试        public void checkUp() {            try {                writeLock.lockInterruptibly();                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在做核酸检测");                //核酸过程...好受...                Thread.sleep(3000);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            } finally {                writeLock.unlock();            }        }    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        Hospital hospital = new Hospital("南京市第一医院");        Thread JLWife = new Thread(()->hospital.checkUp(),"叫练妻");        JLWife.start();        //睡眠100毫秒是让一家三口是有程序的排队去检测        Thread.sleep(100);        Thread JLSon = new Thread(()->hospital.checkUp(),"叫练子");        JLSon.start();        Thread.sleep(100);        Thread JL = new Thread(()->hospital.checkUp(),"叫练");        JL.start();        //期待1秒,中断叫练线程        System.out.println("护士小姐姐想和叫练私聊会!");        Thread.sleep(1000);        JL.interrupt();    }}

如上代码:叫练一家三口采纳的是独占锁排队去做核酸,叫练线程期待一秒后,护士小姐姐想和叫练私聊会!莫非小姐姐会有啥想法,于是叫练立即中断了这次的核酸检测,留神是立即中断。控制台打印后果如下:叫练妻线程和叫练子线程都做了核酸,但叫练却没有做胜利!因为被护士小姐姐中断了,后果如下图所示。所以咱们能得出结论,在aqs中锁是能够响应中断的。当初如果将上述代码中lockInterruptibly办法换成lock办法会产生什么状况呢,如果换成这种形式,小姐姐再来撩我,叫练要先胜利获取锁,也就说叫练曾经到医生旁边筹备做核酸了,小姐姐忽然说有事找叫练,最终导致叫练没有做核酸,碰上这样的事,只能说小姐姐是居心的,小姐姐太坏了。对于lock办法不响应中断的测试大家能够本人测试下。看看我是不是委屈护士小姐姐了。
咱们能够得出结论:在aqs中如果一个线程正在获取锁或者处于期待状态,另一个线程中断了该线程,响应中断的意思是该线程立即中断,而不响应中断的意思是该线程须要获取锁后再中断。

条件队列


人生或者有那么些不如意。漫长的一个小时排队期待终于过来了,轮到咱们筹备做核酸了,你说气不气,每次叫练妻出门都带身份证,可偏偏回家这次遗记了?咱们用代码看看叫练一家三口在做核酸的过程中到底产生了啥事件?又是怎么解决的!

import java.util.concurrent.locks.Condition;import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;/** * @author :jiaolian * @date :Created in 2021-01-22 16:10 * @description:条件队列测试 * @modified By: * 公众号:叫练 */public class ConditionTest {    private static ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();    private static ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = lock.writeLock();    //条件队列    private static Condition condition = writeLock.newCondition();    //医院    private static class Hospital {        private String name;        public Hospital(String name) {            this.name = name;        }        //核酸检测排队测试        public void checkUp(boolean isIdCard) {            try {                writeLock.lock();                validateIdCard(isIdCard);                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在做核酸检测");                //核酸过程...好受...                Thread.sleep(3000);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            } finally {                writeLock.unlock();                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"核酸检测实现");            }        }        //校验身份信息;        private void validateIdCard(boolean isIdCard) {            //如果没有身份信息,须要期待            if (!isIdCard) {                try {                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"遗记带身份证了");                    condition.await();                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }            }        }        //告诉所有期待的人        public void singleAll() {            try {                writeLock.lock();                condition.signalAll();            } catch (Exception e) {                e.printStackTrace();            } finally {                writeLock.unlock();            }        }    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        Hospital hospital = new Hospital("南京市第一医院");        Thread.currentThread().setName("护士小姐姐线程");        Thread JLWife = new Thread(()->{            hospital.checkUp(false);            },"叫练妻");        JLWife.start();        //睡眠100毫秒是让一家三口是有程序的排队去检测        Thread.sleep(100);        Thread JLSon = new Thread(()->hospital.checkUp(true),"叫练子");        JLSon.start();        Thread.sleep(100);        Thread JL = new Thread(()->{            hospital.checkUp(true);        },"叫练");        JL.start();        //期待叫练线程执行结束        JL.join();        hospital.singleAll();    }}

如上代码:一家人获取独占锁须要排队检测,叫练妻先进去筹备核酸,护士小姐姐说先要刷身份证能力进去,叫练妻忽然回想起来,出门走得急身份证遗记带了,这可咋办,须要从新排队吗?叫练妻很恐慌,护士小姐姐说,要不这样吧,你先连忙回家拿,等叫练子,叫练先检测完,我就连忙安顿你进去在做核酸,那样你就不须要从新排队了,这就是上述这段代码的表白意思。咱们看看执行后果如下图,和咱们剖析的后果统一,下图最初画红圈的中央叫练妻最初实现核酸检测。上面咱们看看AQS外部经验的过程。

如下图,当叫练妻先获取锁,发现身份证忘带调用await办法会开释持有的锁,并把本人当做node节点放入条件队列的尾部,此时条件队列为空,所以条件队列中只有叫练妻一个线程在外面,接着护士小姐姐会将核酸医生这个资源开释调配给下一个期待者,也就是叫练子线程,同理,叫练子执行结束开释锁之后会唤醒叫练线程,底层是用LockSupport.unpark来实现唤醒的的操作,相当于根底系列里的wait/notify/notifyAll等办法。当叫练线程执行结束,前面没有线程了,护士小姐姐调用singleAll办法会见条件队列的叫练妻线程唤醒,并退出到AQS的尾部,期待执行。其中条件队列是一个单向链表,一个AQS能够通过newCondition()对应多个条件队列。这里咱们就不独自用代码做测试了。

总结


明天咱们用代码+图片+故事的形式阐明了AQS重要的几个概念,整理出来心愿能对你有帮忙,写的比不全,同时还有许多须要修改的中央,心愿亲们加以斧正和点评,年前这段时间会持续输入实现AQS高级锁,如:ReentrantLock,线程池这些概念等。最初喜爱的请点赞加关注哦。我是叫练【公众号】,边叫边练。

留神:本故事是本人虚构进去的,仅供大家参考了解。心愿大家过年都能顺利回家团圆!