java多线程并发中使用Lockers类将多线程共享资源锁定

下面我将详细讲解Java多线程并发中使用Lockers类将多线程共享资源锁定的完整攻略。

1. 什么是Lockers类

Lockers类是Java中一个用于多线程并发控制的工具类，它提供了多个工具方法来方便锁定和释放共享资源。Lockers类是Java并发库中的一员，主要目的是提供比synchronized更加灵活和可控的锁定机制，同时也可以更好地支持公平锁和非阻塞锁等功能。

Lockers类中最主要的两个类是ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock，它们都是可重入锁，允许同一个线程对同一把锁重复加锁。其中，ReentrantReadWriteLock还支持读写锁的功能，可以允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。

2. 如何使用Lockers类进行多线程共享资源锁定

在Java中使用Lockers类进行多线程共享资源锁定的步骤如下：

2.1 创建Lock对象

首先，我们需要创建一个Lock对象，通常使用ReentrantLock或ReentrantReadWriteLock来创建，具体如下：

// 使用ReentrantLock创建锁对象
Lock lock = new ReentrantLock();

// 使用ReentrantReadWriteLock创建读写锁对象
ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
Lock readLock = rwLock.readLock();  // 读锁
Lock writeLock = rwLock.writeLock();  // 写锁

2.2 获取锁

在需要访问共享资源的地方，我们需要先获取锁对象，保证只有一个线程可以访问共享资源。使用Lockers类提供的lock()方法可以获取锁，如果锁已经被其它线程获取，调用线程将一直阻塞，直到获取到锁为止。代码示例如下：

// 获取锁
lock.lock();
try {
    // 访问共享资源
} finally {
    // 释放锁
    lock.unlock();
}

2.3 释放锁

当线程使用完共享资源后，需要及时释放锁，让其它线程可以继续获得锁并访问共享资源。使用Lockers类提供的unlock()方法可以释放锁，代码示例如下：

// 获取锁
lock.lock();
try {
    // 访问共享资源
} finally {
    // 释放锁
    lock.unlock();
}

2.4 操作共享资源

在获取到锁之后，我们就可以对共享资源进行操作了。为了演示方便，我们下面给出两个简单的示例说明。

示例1

在这个示例中，我们使用一个共享变量counter，多个线程竞争对其进行加1操作，需要对其进行同步锁处理，避免数据不一致的情况。代码示例如下：

public class Counter {
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private int counter = 0;

    public void increment() {
        // 获取锁
        lock.lock();
        try {
            // 对共享变量进行加1操作
            counter++;
        } finally {
            // 释放锁
            lock.unlock();
        }
    }

    public int getCounter() {
        // 获取锁
        lock.lock();
        try {
            // 返回共享变量的值
            return counter;
        } finally {
            // 释放锁
            lock.unlock();
        }
    }
}

然后我们编写多个线程进行并发测试，可以发现无论运行时是否开启多线程，在对计数器进行访问时，都可以保证线程安全。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Counter counter = new Counter();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    // 对共享变量进行加1操作
                    counter.increment();
                }
            }).start();
        }
        // 等待所有线程执行完毕再输出结果
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(counter.getCounter());
    }
}

示例2

在这个示例中，我们使用一个共享资源List，并发的向其中添加元素，并在另一个线程读取List的内容。需要对添加和读取操作分别进行同步锁处理，确保多个线程之间不会产生数据不一致的情况。代码示例如下：

public class ListController {
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private List<String> list = new ArrayList<>();

    public void add(String item) {
        // 获取写锁，互斥访问
        lock.lock();
        try {
            // 进行写操作
            list.add(item);
        } finally {
            // 释放写锁
            lock.unlock();
        }
    }

    public List<String> getList() {
        // 获取读锁
        lock.lock();
        try {
            // 进行读操作
            return new ArrayList<>(list);
        } finally {
            // 释放读锁
            lock.unlock();
        }
    }
}

然后我们编写多个线程进行并发测试，其中一个线程不断向List中添加元素，另一个线程则不断读取List中的内容，我们可以通过输出结果，观察是否出现数据不一致的情况：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ListController listController = new ListController();
        // 向List中添加元素的线程
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                listController.add("item_" + i);
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
        // 从List中读取元素的线程
        new Thread(() -> {
            while (true) {
                List<String> list = listController.getList();
                System.out.println(list.size());
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }
}

3. 总结

以上就是Java多线程并发中使用Lockers类将多线程共享资源锁定的完整攻略。使用Lockers类进行多线程共享资源锁定需要掌握三个关键步骤：创建Lock对象、获取锁、释放锁，同时需要注意锁的范围和使用方式，以及避免死锁等并发问题。在实际编码中，可以通过反复调试和测试，逐步掌握和应用Lockers类的相关知识，构建高效、安全、可靠的多线程应用程序。