Java basics thread synchronization

import java.util.concurrent.ExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.Future;

import java.util.concurrent.locks.Lock;

import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

/**

 * Lockers 在多线程编程里面一个重要的概念是锁定。

 * 如果一个资源是多个线程共享的，为了保证数据的完整性，

 * 在进行事务性操作时需要将共享资源锁定，

 * 这样可以保证在做事务性操作时只有一个线程能对资源进行操作，

 * 从而保证数据的完整性。

 *

 * 在5.0以前，锁定的功能是由Synchronized关键字来实现的。

 */

public class LockUsage {

    /**

     * 测试Lock的使用。在方法中使用Lock，可以避免使用Synchronized关键字。

     */

    public static class LockTest {

        Lock lock = new ReentrantLock();// 锁

        double value = 0d; // 值

        int addtimes = 0;

        /**

         * 增加value的值，该方法的操作分为2步，而且相互依赖，必须实现在一个事务中

         * 所以该方法必须同步，以前的做法是在方法声明中使用Synchronized关键字。

         */

        public void addValue(double v) {

            lock.lock();// 取得锁

            System.out.println("LockTest to addValue: " + v + "   "

                    + System.currentTimeMillis());

            try {

                Thread.sleep(1000);

            } catch (InterruptedException e) {

            }

            this.value += v;

            this.addtimes++;

            lock.unlock();// 释放锁

        }

        public double getValue() {

            return this.value;

        }

    }

    public static void testLockTest() throws Exception {

        final LockTest lockTest = new LockTest();

        // 新建任务1，调用lockTest的addValue方法

        Runnable task1 = new Runnable() {

            public void run() {

                lockTest.addValue(55.55);

            }

        };

        // 新建任务2，调用lockTest的getValue方法

        Runnable task2 = new Runnable() {

            public void run() {

                System.out.println("value: " + lockTest.getValue());

            }

        };

        // 新建任务执行服务

        ExecutorService cachedService = Executors.newCachedThreadPool();

        Future future = null;

        // 同时执行任务1三次，由于addValue方法使用了锁机制，所以，实质上会顺序执行

        for (int i = 0; i < 3; i++) {

            future = cachedService.submit(task1);

        }

        // 等待最后一个任务1被执行完

        future.get();

        // 再执行任务2，输出结果

        future = cachedService.submit(task2);

        // 等待任务2执行完后，关闭任务执行服务

        future.get();

        cachedService.shutdownNow();

    }

    /**

     * ReadWriteLock内置两个Lock，一个是读的Lock，一个是写的Lock。

     * 多个线程可同时得到读的Lock，但只有一个线程能得到写的Lock，

     * 而且写的Lock被锁定后，任何线程都不能得到Lock。

     *

     * ReadWriteLock提供的方法有：

     * readLock(): 返回一个读的lock

     * writeLock(): 返回一个写的lock, 此lock是排他的。

     * ReadWriteLockTest 很适合处理类似文件的读写操作。

     * 读的时候可以同时读，但不能写；写的时候既不能同时写也不能读。

     */

    public static class ReadWriteLockTest {

        // 锁

        ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

        // 值

        double value = 0d;

        int addtimes = 0;

        /**

         * 增加value的值，不允许多个线程同时进入该方法

         */

        public void addValue(double v) {

            // 得到writeLock并锁定

            Lock writeLock = lock.writeLock();

            writeLock.lock();

            System.out.println("ReadWriteLockTest to addValue: " + v + "   "

                    + System.currentTimeMillis());

            try {

                Thread.sleep(1000);

            } catch (InterruptedException e) {

            }

            try {

                // 做写的工作

                this.value += v;

                this.addtimes++;

            } finally {

                // 释放writeLock锁

                writeLock.unlock();

            }

        }

        /**

         * 获得信息。当有线程在调用addValue方法时，getInfo得到的信息可能是不正确的。

         * 所以，也必须保证该方法在被调用时，没有方法在调用addValue方法。

         */

        public String getInfo() {

            // 得到readLock并锁定

            Lock readLock = lock.readLock();

            readLock.lock();

            System.out.println("ReadWriteLockTest to getInfo   "

                    + System.currentTimeMillis());

            try {

                Thread.sleep(1000);

            } catch (InterruptedException e) {

            }

            try {

                // 做读的工作

                return this.value + " : " + this.addtimes;

            } finally {

                // 释放readLock

                readLock.unlock();

            }

        }

    }

    public static void testReadWriteLockTest() throws Exception {

        final ReadWriteLockTest readWriteLockTest = new ReadWriteLockTest();

        // 新建任务1，调用lockTest的addValue方法

        Runnable task_1 = new Runnable() {

            public void run() {

                readWriteLockTest.addValue(55.55);

            }

        };

        // 新建任务2，调用lockTest的getValue方法

        Runnable task_2 = new Runnable() {

            public void run() {

                System.out.println("info: " + readWriteLockTest.getInfo());

            }

        };

        // 新建任务执行服务

        ExecutorService cachedService_1 = Executors.newCachedThreadPool();

        Future future_1 = null;

        // 同时执行5个任务，其中前2个任务是task_1，后两个任务是task_2

        for (int i = 0; i < 2; i++) {

            future_1 = cachedService_1.submit(task_1);

        }

        for (int i = 0; i < 2; i++) {

            future_1 = cachedService_1.submit(task_2);

        }

        // 最后一个任务是task_1

        future_1 = cachedService_1.submit(task_1);

        // 这5个任务的执行顺序应该是：

        // 第一个task_1先执行，第二个task_1再执行；这是因为不能同时写，所以必须等。

        // 然后2个task_2同时执行；这是因为在写的时候，就不能读，所以都等待写结束，

        // 又因为可以同时读，所以它们同时执行

        // 最后一个task_1再执行。这是因为在读的时候，也不能写，所以必须等待读结束后，才能写。

        // 等待最后一个task_2被执行完

        future_1.get();

        cachedService_1.shutdownNow();

    }

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

        LockUsage.testLockTest();

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

        LockUsage.testReadWriteLockTest();

    }

}