浅析synchronized和Lock

浅析synchronized和Lock

1.写在前面

在最近的一次面试中，被面试官问到了synchronized已经能够保证一个线程可以同步访问代码块，为何还要单独的提供Lock接口呢？今天，咱们就来一块儿探讨下这个问题。

2.死锁问题

在谈论synchronized和Lock以前，咱们先来看一下死锁的问题。若是要发生死锁，则必须存在如下四个必要条件，缺一不可。

• 互斥条件：
  在一段时间内某资源仅为一个线程所占有。此时如有其余线程请求该资源，则请求线程只能等待。
• 不可剥夺条件：
  线程所得到的资源在未使用完毕以前，不能被其余线程强行夺走，即只能由得到该资源的线程本身来释放（只能是主动释放)。
• 请求与保持条件：
  线程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其余线程占有，此时请求线程被阻塞，但对本身已得到的资源保持不放。
• 循环等待条件：
  在发生死锁时必然存在一个进程等待队列{P1,P2,…,Pn},其中P1等待P2占有的资源，P2等待P3占有的资源，…，Pn等待P1占有的资源，造成一个进程等待环路，环路中每个进程所占有的资源同时被另外一个申请，也就是前一个进程占有后一个进程所深情地资源。

3.synchronize的局限性

当咱们使用synchronize关键字发生了死锁的时候，synchronize关键是没有办法破坏“不可剥夺”条件的。这是由于若是synchronize申请资源时候，没有申请到，线程直接进入阻塞状态，从而什么都作不了，也相应的没法释放资源。

4.锁问题的解决

了解到synchronize的局限性，咱们在设计一把锁的时候就应该考虑到下面这些特性。

特性	描述
尝试性的非阻塞的获取锁	当前线程尝试的获取锁，若是这一时段没有被q其余线程获取，则成功的获取锁，不然直接返回false
能被中断的获取锁	若是阻塞状态的线程可以响应中断信号， 也就是说当咱们给阻塞的线程发送中断信号的时候， 可以唤醒它， 那它就有机会释放曾经持有的锁A。这样就破坏了不可剥夺条件了。
超时获取锁	若是线程在一段时间以内没有获取到锁， 不是进入阻塞状态， 而是返回一个错误， 那这个线程也有机会释放曾经持有的锁。这样也能破坏不可剥夺条件。

5.Lock锁的特性

5.1尝试性非阻塞地获取锁（tryLock）

• tryLock()方法
  tryLock()方法是有返回值的，它表示用来尝试获取锁，若是获取成功，则返回true，若是获取失败（即锁已被其余线程获取），则返回false，也就说这个方法不管如何都会当即返回。在拿不到锁时不会一直在那等待
• tryLock(long time, TimeUnit unit)方法
  tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是相似的，只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待必定的时间，在时间期限以内若是还拿不到锁，就返回false。若是一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁，则返回true。

这样看来，Lock就已经解决了对于不可剥夺条件的破坏

5.2能被中断的获取锁（lockInterruptibly()throws InterruptedException）

与synchronized不一样，获取到锁的线程可以响应中断，当获取到锁的线程被中断时，中断异常将会被抛出，同时锁会被释放。

• 当前线程获取锁以前（并未参与获取锁）被其余线程标记interrupt中断，当调用此方法时直接抛出中断异常。
• 当前线程获取锁，而且锁被其余线程持有，则一直阻塞，此时其余线程来中断此线程，则会抛出中断异常。

5.3超时获取锁（tryLock(long time,TimeUtil unit)throws InterruptedException）

在指定的时间内可以获取锁，超出时间仍热没法获取，则返回

• 当前线程在指定时间内获取了锁。
• 当前线程在指定时间内被中断，锁被释放。
• 当前线程在超出指定的时间，则直接返回false。

6.总结

• Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现，synchronized是在JVM层面上实现的，不但能够经过一些监控工具监控synchronized的锁定，并且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定，可是使用Lock则不行，lock是经过代码实现的，要保证锁定必定会被释放，就必须将 unLock()放到finally{} 中；
• synchronized在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，所以不会致使死锁现象发生；而Lock在发生异常时，若是没有主动经过unLock()去释放锁，则极可能形成死锁现象，所以使用Lock时须要在finally块中释放锁；
• Lock可让等待锁的线程响应中断，线程能够中断去干别的事务，而synchronized却不行，使用synchronized时，等待的线程会一直等待下去，不可以响应中断；
• synchronize是一把悲观锁，Lock是一把乐观锁，悲观锁和乐观锁在并发量低的时候，性能差很少，可是在并发量高的时候， 乐观锁的性能远远优于悲观锁。也就是说并发量大的时候Lock的性能要远远好于synchronize的。
• Lock锁能够知道是否获取锁成功，而对于synchronize来讲 这是不可能的