java Synchronized和Lock的概念与区别

作者: adm 分类: java 发布时间: 2021-08-26 08:58

前言

并发编程中,锁是经常需要用到的,今天我们一起来看下Java中的锁机制:synchronized和lock。

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Synchronized 和 Lock的概念

Synchronized 是Java 并发编程中很重要的关键字,另外一个很重要的是 volatile。Syncronized 的目的是一次只允许一个线程进入由他修饰的代码段,从而允许他们进行自我保护。Synchronized 很像生活中的锁例子,进入由Synchronized 保护的代码区首先需要获取 Synchronized 这把锁,其他线程想要执行必须进行等待。Synchronized 锁住的代码区域执行完成后需要把锁归还,也就是释放锁,这样才能够让其他线程使用。

Lock 是 Java并发编程中很重要的一个接口,它要比 Synchronized 关键字更能直译”锁”的概念,Lock需要手动加锁和手动解锁,一般通过 lock.lock() 方法来进行加锁, 通过 lock.unlock() 方法进行解锁。与 Lock 关联密切的锁有 ReetrantLock 和 ReadWriteLock。

ReetrantLock 实现了Lock接口,它是一个可重入锁,内部定义了公平锁与非公平锁。

ReadWriteLock 一个用来获取读锁,一个用来获取写锁。也就是说将文件的读写操作分开,分成2个锁来分配给线程,从而使得多个线程可以同时进行读操作。ReentrantReadWirteLock实现了ReadWirteLock接口,并未实现Lock接口。

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Synchronized 和 Lock 的使用

Synchronized 和 Lock 的使用:

下面是 Synchronized 的例子:

在方法上使用 Synchronized

方法声明时使用,放在范围操作符之后,返回类型声明之前。即一次只能有一个线程进入该方法,其他线程要想在此时调用该方法,只能排队等候。

private int number;
public synchronized void numIncrease(){
number++;
}

在某个代码段使用 Synchronized

你也可以在某个代码块上使用 Synchronized 关键字,表示只能有一个线程进入某个代码段。

public void numDecrease(Object num){
synchronized (num){
number++;
}
}

使用 Synchronized 锁住整个对象

synchronized后面括号里是一对象,此时线程获得的是对象锁。

public void test() {
synchronized (this) {
// ...
}
}

下面是 Lock 的例子:

Lock是一个接口,它主要由下面这几个方法

public interface Lock {
void lock();
void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
boolean tryLock();
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
void unlock();
Condition newCondition();
}

对上面 Lock 接口的方法做一个简单的解释:

lock(): lock 方法可能是平常使用最多的一个方法,就是用来获取锁。如果锁被其他线程获取,则进行等待。

如果采用Lock,必须主动去释放锁,并且在发生异常时,不会自动释放锁。

Lock lock = ...;
lock.lock();
try{
//处理任务
}catch(Exception ex){

}finally{
lock.unlock(); //释放锁
}

tryLock() :方法是有返回值的,它表示用来尝试获取锁,如果获取成功,则返回true,如果获取失败(即锁已被其他线程获取),则返回false,也就说这个方法无论如何都会立即返回。在拿不到锁时不会一直在那等待。

tryLock(long time, TimeUnit unit) 方法和tryLock()方法是类似的,只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待一定的时间,在时间期限之内如果还拿不到锁,就返回false。如果如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁,则返回true。

Lock lock = ...;
if(lock.tryLock()) {
try{
//处理任务
}catch(Exception ex){

}finally{
lock.unlock(); //释放锁
}
}else {
//如果不能获取锁,则直接做其他事情
}

lockInterruptibly() : 此方法比较特殊,当通过这个方法去获取锁时,如果线程正在等待获取锁,则这个线程能够响应中断,即中断线程的等待状态。也就是说,当两个线程同时通过 lock.lockInterruptibly() 想获取某个锁时,假若此时线程A获取到了锁,而线程B只有在等待,那么对线程B调用 threadB.interrupt() 方法能够中断线程B的等待过程。

由于 lockInterruptibly() 的声明中抛出了异常,所以 lock.lockInterruptibly() 必须放在try块中或者在调用lockInterruptibly() 的方法外声明抛出 InterruptedException。一般形式如下:

public void method() throws InterruptedException {
lock.lockInterruptibly();
try {
//.....
}
finally {
lock.unlock();
}
}

一般来说,使用Lock必须在try{}catch{}块中进行,并且将释放锁的操作放在finally块中进行,以保证锁一定被被释放,防止死锁的发生。

注意,当一个线程获取了锁之后,是不会被interrupt()方法中断的。因为本身在前面的文章中讲过单独调用interrupt()方法不能中断正在运行过程中的线程,只能中断阻塞过程中的线程。因此当通过lockInterruptibly()方法获取某个锁时,如果不能获取到,只有进行等待的情况下,是可以响应中断的。而用synchronized修饰的话,当一个线程处于等待某个锁的状态,是无法被中断的,只有一直等待下去。

 

Synchronized 和 Lock 的主要区别

Synchronzied 和 Lock 的主要区别如下:

  • 存在层面:Syncronized 是Java 中的一个关键字,存在于 JVM 层面,Lock 是 Java 中的一个接口
  • 锁的释放条件:1. 获取锁的线程执行完同步代码后,自动释放;2. 线程发生异常时,JVM会让线程释放锁;Lock 必须在 finally 关键字中释放锁,不然容易造成线程死锁
  • 锁的获取: 在 Syncronized 中,假设线程 A 获得锁,B 线程等待。如果 A 发生阻塞,那么 B 会一直等待。在 Lock 中,会分情况而定,Lock 中有尝试获取锁的方法,如果尝试获取到锁,则不用一直等待
  • 锁的状态:Synchronized 无法判断锁的状态,Lock 则可以判断
  • 锁的类型:Synchronized 是可重入,不可中断,非公平锁;Lock 锁则是 可重入,可判断,可公平锁
  • 锁的性能:Synchronized 适用于少量同步的情况下,性能开销比较大。Lock 锁适用于大量同步阶段:
  • Lock 锁可以提高多个线程进行读的效率(使用 readWriteLock)
  • 在竞争不是很激烈的情况下,Synchronized的性能要优于ReetrantLock,但是在资源竞争很激烈的情况下,Synchronized的性能会下降几十倍,但是ReetrantLock的性能能维持常态;
  • ReetrantLock 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。

synchronized与Lock的区别分类到了一个表中,方便大家对比:

类别 synchronized Lock
存在层次 Java的关键字,在jvm层面上 是一个类
锁的释放 1、以获取锁的线程执行完同步代码,释放锁 2、线程执行发生异常,jvm会让线程释放锁 在finally中必须释放锁,不然容易造成线程死锁
锁的获取 假设A线程获得锁,B线程等待。如果A线程阻塞,B线程会一直等待 分情况而定,Lock有多个锁获取的方式,具体下面会说道,大致就是可以尝试获得锁,线程可以不用一直等待
锁状态 无法判断 可以判断
锁类型 可重入 不可中断 非公平 可重入 可判断 可公平(两者皆可)
性能 少量同步 大量同步

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