Java同步锁——lock与synchronized 的区别【转】

时间  2019-11-18
标签 java 同步 lock synchronized 区别 栏目 Java 繁體版
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在网上看来不少关于同步锁的博文，记录下来方便之后阅读java

 

1、Lock和synchronized有如下几点不一样：ide

　　1）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；工具

　　2）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；性能

　　3）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；this

　　4）经过Lock能够知道有没有成功获取锁，而synchronized却没法办到。spa

　　5）Lock能够提升多个线程进行读操做的效率。线程

　　在性能上来讲，若是竞争资源不激烈，二者的性能是差很少的，而当竞争资源很是激烈时（即有大量线程同时竞争），此时Lock的性能要远远优于synchronized。因此说，在具体使用时要根据适当状况选择。code

 

举个例子：当有多个线程读写文件时，读操做和写操做会发生冲突现象，写操做和写操做会发生冲突现象，可是读操做和读操做不会发生冲突现象。blog

　　可是采用synchronized关键字来实现同步的话，就会致使一个问题：接口

　　若是多个线程都只是进行读操做，因此当一个线程在进行读操做时，其余线程只能等待没法进行读操做。

　　所以就须要一种机制来使得多个线程都只是进行读操做时，线程之间不会发生冲突，经过Lock就能够办到。

　　另外，经过Lock能够知道线程有没有成功获取到锁。这个是synchronized没法办到的

 

 

 

2、ReentrantLock获取锁定与三种方式：
　　a) lock(), 若是获取了锁当即返回，若是别的线程持有锁，当前线程则一直处于休眠状态，直到获取锁
　　b) tryLock(), 若是获取了锁当即返回true，若是别的线程正持有锁，当即返回false；
　　c)tryLock(long timeout,TimeUnit unit)， 若是获取了锁定当即返回true，若是别的线程正持有锁，会等待参数给定的时间，在等待的过程当中，若是获取了锁定，就返回true，若是等待超时，返回false；
　　d) lockInterruptibly:若是获取了锁定当即返回，若是没有获取锁定，当前线程处于休眠状态，直到或者锁定，或者当前线程被别的线程中断

 

 

 

3、下面咱们就来探讨一下java.util.concurrent.locks包中经常使用的类和接口。

　　1.Lock

　　首先要说明的就是Lock，经过查看Lock的源码可知，Lock是一个接口：

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

 　　下面来逐个讲述Lock接口中每一个方法的使用，lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用来获取锁的。unLock()方法是用来释放锁的。newCondition()这个方法暂且不在此讲述，会在后面的线程协做一文中讲述。

　　在Lock中声明了四个方法来获取锁，那么这四个方法有何区别呢？

　　首先lock()方法是日常使用得最多的一个方法，就是用来获取锁。若是锁已被其余线程获取，则进行等待。

　　因为在前面讲到若是采用Lock，必须主动去释放锁，而且在发生异常时，不会自动释放锁。所以通常来讲，使用Lock必须在try{}catch{}块中进行，而且将释放锁的操做放在finally块中进行，以保证锁必定被被释放，防止死锁的发生。一般使用Lock来进行同步的话，是如下面这种形式去使用的：

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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，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。若是若是一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁，则返回true。

　　因此，通常状况下经过tryLock来获取锁时是这样使用的：

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Lock lock = ...;
if (lock.tryLock()) {
      try {
          //处理任务
      } catch (Exception ex){
         
      } finally {
          lock.unlock();    //释放锁
      } 
} else  {
     //若是不能获取锁，则直接作其余事情
}

 　　lockInterruptibly()方法比较特殊，当经过这个方法去获取锁时，若是线程正在等待获取锁，则这个线程可以响应中断，即中断线程的等待状态。也就使说，当两个线程同时经过lock.lockInterruptibly()想获取某个锁时，倘若此时线程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()方法可以中断线程B的等待过程。

　　因为lockInterruptibly()的声明中抛出了异常，因此lock.lockInterruptibly()必须放在try块中或者在调用lockInterruptibly()的方法外声明抛出InterruptedException。

　　所以lockInterruptibly()通常的使用形式以下：

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

　　注意，当一个线程获取了锁以后，是不会被interrupt()方法中断的。由于自己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当中的线程，只能中断阻塞过程当中的线程。

　　所以当经过lockInterruptibly()方法获取某个锁时，若是不能获取到，只有进行等待的状况下，是能够响应中断的。

　　而用synchronized修饰的话，当一个线程处于等待某个锁的状态，是没法被中断的，只有一直等待下去。

　　2.ReentrantLock

　　ReentrantLock，意思是“可重入锁”，关于可重入锁的概念在下一节讲述。ReentrantLock是惟一实现了Lock接口的类，而且ReentrantLock提供了更多的方法。下面经过一些实例看具体看一下如何使用ReentrantLock。

　　例子1，lock()的正确使用方法

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public  class  Test {
     private  ArrayList<Integer> arrayList =  new  ArrayList<Integer>();
     public  static  void  main(String[] args)  {
         final  Test test =  new  Test();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.insert(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.insert(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
     }  
     
     public  void  insert(Thread thread) {
         Lock lock =  new  ReentrantLock();     //注意这个地方
         lock.lock();
         try  {
             System.out.println(thread.getName()+ "获得了锁" );
             for ( int  i= 0 ;i< 5 ;i++) {
                 arrayList.add(i);
             }
         }  catch  (Exception e) {
             // TODO: handle exception
         } finally  {
             System.out.println(thread.getName()+ "释放了锁" );
             lock.unlock();
         }
     }
}

 　　各位朋友先想一下这段代码的输出结果是什么？

  View Code

　　也许有朋友会问，怎么会输出这个结果？第二个线程怎么会在第一个线程释放锁以前获得了锁？缘由在于，在insert方法中的lock变量是局部变量，每一个线程执行该方法时都会保存一个副本，那么理所固然每一个线程执行到lock.lock()处获取的是不一样的锁，因此就不会发生冲突。

　　知道了缘由改起来就比较容易了，只须要将lock声明为类的属性便可。

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public  class  Test {
     private  ArrayList<Integer> arrayList =  new  ArrayList<Integer>();
     private  Lock lock =  new  ReentrantLock();     //注意这个地方
     public  static  void  main(String[] args)  {
         final  Test test =  new  Test();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.insert(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.insert(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
     }  
     
     public  void  insert(Thread thread) {
         lock.lock();
         try  {
             System.out.println(thread.getName()+ "获得了锁" );
             for ( int  i= 0 ;i< 5 ;i++) {
                 arrayList.add(i);
             }
         }  catch  (Exception e) {
             // TODO: handle exception
         } finally  {
             System.out.println(thread.getName()+ "释放了锁" );
             lock.unlock();
         }
     }
}

 　　这样就是正确地使用Lock的方法了。

　　例子2，tryLock()的使用方法

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public  class  Test {
     private  ArrayList<Integer> arrayList =  new  ArrayList<Integer>();
     private  Lock lock =  new  ReentrantLock();     //注意这个地方
     public  static  void  main(String[] args)  {
         final  Test test =  new  Test();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.insert(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.insert(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
     }  
     
     public  void  insert(Thread thread) {
         if (lock.tryLock()) {
             try  {
                 System.out.println(thread.getName()+ "获得了锁" );
                 for ( int  i= 0 ;i< 5 ;i++) {
                     arrayList.add(i);
                 }
             }  catch  (Exception e) {
                 // TODO: handle exception
             } finally  {
                 System.out.println(thread.getName()+ "释放了锁" );
                 lock.unlock();
             }
         }  else  {
             System.out.println(thread.getName()+ "获取锁失败" );
         }
     }
}

 　　输出结果：

  View Code

　　例子3，lockInterruptibly()响应中断的使用方法：

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public  class  Test {
     private  Lock lock =  new  ReentrantLock();   
     public  static  void  main(String[] args)  {
         Test test =  new  Test();
         MyThread thread1 =  new  MyThread(test);
         MyThread thread2 =  new  MyThread(test);
         thread1.start();
         thread2.start();
         
         try  {
             Thread.sleep( 2000 );
         }  catch  (InterruptedException e) {
             e.printStackTrace();
         }
         thread2.interrupt();
     }  
     
     public  void  insert(Thread thread)  throws  InterruptedException{
         lock.lockInterruptibly();    //注意，若是须要正确中断等待锁的线程，必须将获取锁放在外面，而后将InterruptedException抛出
         try  {  
             System.out.println(thread.getName()+ "获得了锁" );
             long  startTime = System.currentTimeMillis();
             for (    ;     ;) {
                 if (System.currentTimeMillis() - startTime >= Integer.MAX_VALUE)
                     break ;
                 //插入数据
             }
         }
         finally  {
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "执行finally" );
             lock.unlock();
             System.out.println(thread.getName()+ "释放了锁" );
         }  
     }
}
 
class  MyThread  extends  Thread {
     private  Test test =  null ;
     public  MyThread(Test test) {
         this .test = test;
     }
     @Override
     public  void  run() {
         
         try  {
             test.insert(Thread.currentThread());
         }  catch  (InterruptedException e) {
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "被中断" );
         }
     }
}

　　运行以后，发现thread2可以被正确中断。

　　3.ReadWriteLock

　　ReadWriteLock也是一个接口，在它里面只定义了两个方法：

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public  interface  ReadWriteLock {
     /**
      * Returns the lock used for reading.
      *
      * @return the lock used for reading.
      */
     Lock readLock();
 
     /**
      * Returns the lock used for writing.
      *
      * @return the lock used for writing.
      */
     Lock writeLock();
}

 　　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做分开，分红2个锁来分配给线程，从而使得多个线程能够同时进行读操做。下面的ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。

　　4.ReentrantReadWriteLock

　　ReentrantReadWriteLock里面提供了不少丰富的方法，不过最主要的有两个方法：readLock()和writeLock()用来获取读锁和写锁。

　　下面经过几个例子来看一下ReentrantReadWriteLock具体用法。

　　假若有多个线程要同时进行读操做的话，先看一下synchronized达到的效果：

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public  class  Test {
     private  ReentrantReadWriteLock rwl =  new  ReentrantReadWriteLock();
     
     public  static  void  main(String[] args)  {
         final  Test test =  new  Test();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.get(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.get(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
         
     }  
     
     public  synchronized  void  get(Thread thread) {
         long  start = System.currentTimeMillis();
         while (System.currentTimeMillis() - start <=  1 ) {
             System.out.println(thread.getName()+ "正在进行读操做" );
         }
         System.out.println(thread.getName()+ "读操做完毕" );
     }
}

 　　这段程序的输出结果会是，直到thread1执行完读操做以后，才会打印thread2执行读操做的信息。

  View Code

　　而改为用读写锁的话：

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public  class  Test {
     private  ReentrantReadWriteLock rwl =  new  ReentrantReadWriteLock();
     
     public  static  void  main(String[] args)  {
         final  Test test =  new  Test();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.get(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
         
         new  Thread(){
             public  void  run() {
                 test.get(Thread.currentThread());
             };
         }.start();
         
     }  
     
     public  void  get(Thread thread) {
         rwl.readLock().lock();
         try  {
             long  start = System.currentTimeMillis();
             
             while (System.currentTimeMillis() - start <=  1 ) {
                 System.out.println(thread.getName()+ "正在进行读操做" );
             }
             System.out.println(thread.getName()+ "读操做完毕" );
         }  finally  {
             rwl.readLock().unlock();
         }
     }
}

 　　此时打印的结果为：

  View Code

　　说明thread1和thread2在同时进行读操做。

　　这样就大大提高了读操做的效率。

　　不过要注意的是，若是有一个线程已经占用了读锁，则此时其余线程若是要申请写锁，则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。

　　若是有一个线程已经占用了写锁，则此时其余线程若是申请写锁或者读锁，则申请的线程会一直等待释放写锁。

　　关于ReentrantReadWriteLock类中的其余方法感兴趣的朋友能够自行查阅API文档。

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