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Java同步锁——lock与synchronized 的区别【转】

發布時間：2023/12/10 java 31 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Java同步锁——lock与synchronized 的区别【转】小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

在網上看來很多關于同步鎖的博文，記錄下來方便以后閱讀

一、Lock和synchronized有以下幾點不同：

　　1）Lock是一個接口，而synchronized是Java中的關鍵字，synchronized是內置的語言實現，synchronized是在JVM層面上實現的，不但可以通過一些監控工具監控synchronized的鎖定，而且在代碼執行時出現異常，JVM會自動釋放鎖定，但是使用Lock則不行，lock是通過代碼實現的，要保證鎖定一定會被釋放，就必須將 unLock()放到finally{} 中；

　　2）synchronized在發生異常時，會自動釋放線程占有的鎖，因此不會導致死鎖現象發生；而Lock在發生異常時，如果沒有主動通過unLock()去釋放鎖，則很可能造成死鎖現象，因此使用Lock時需要在finally塊中釋放鎖；

　　3）Lock可以讓等待鎖的線程響應中斷，線程可以中斷去干別的事務，而synchronized卻不行，使用synchronized時，等待的線程會一直等待下去，不能夠響應中斷；

　　4）通過Lock可以知道有沒有成功獲取鎖，而synchronized卻無法辦到。

　　5）Lock可以提高多個線程進行讀操作的效率。

　　在性能上來說，如果競爭資源不激烈，兩者的性能是差不多的，而當競爭資源非常激烈時（即有大量線程同時競爭），此時Lock的性能要遠遠優于synchronized。所以說，在具體使用時要根據適當情況選擇。

舉個例子：當有多個線程讀寫文件時，讀操作和寫操作會發生沖突現象，寫操作和寫操作會發生沖突現象，但是讀操作和讀操作不會發生沖突現象。

　　但是采用synchronized關鍵字來實現同步的話，就會導致一個問題：

　　如果多個線程都只是進行讀操作，所以當一個線程在進行讀操作時，其他線程只能等待無法進行讀操作。

　　因此就需要一種機制來使得多個線程都只是進行讀操作時，線程之間不會發生沖突，通過Lock就可以辦到。

　　另外，通過Lock可以知道線程有沒有成功獲取到鎖。這個是synchronized無法辦到的

二、ReentrantLock獲取鎖定與三種方式：
　　a) lock(), 如果獲取了鎖立即返回，如果別的線程持有鎖，當前線程則一直處于休眠狀態，直到獲取鎖
　　b) tryLock(), 如果獲取了鎖立即返回true，如果別的線程正持有鎖，立即返回false；
　　c)tryLock(long timeout,TimeUnit unit)，如果獲取了鎖定立即返回true，如果別的線程正持有鎖，會等待參數給定的時間，在等待的過程中，如果獲取了鎖定，就返回true，如果等待超時，返回false；
　　d) lockInterruptibly:如果獲取了鎖定立即返回，如果沒有獲取鎖定，當前線程處于休眠狀態，直到或者鎖定，或者當前線程被別的線程中斷

三、下面我們就來探討一下java.util.concurrent.locks包中常用的類和接口。

　　1.Lock

　　首先要說明的就是Lock，通過查看Lock的源碼可知，Lock是一個接口：

public?interface?Lock {

????void?lock();

????void?lockInterruptibly()?throws?InterruptedException;

????boolean?tryLock();

????boolean?tryLock(long?time, TimeUnit unit)?throws?InterruptedException;

????void?unlock();

????Condition newCondition();

}

?　　下面來逐個講述Lock接口中每個方法的使用，lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用來獲取鎖的。unLock()方法是用來釋放鎖的。newCondition()這個方法暫且不在此講述，會在后面的線程協作一文中講述。

　　在Lock中聲明了四個方法來獲取鎖，那么這四個方法有何區別呢？

　　首先lock()方法是平常使用得最多的一個方法，就是用來獲取鎖。如果鎖已被其他線程獲取，則進行等待。

　　由于在前面講到如果采用Lock，必須主動去釋放鎖，并且在發生異常時，不會自動釋放鎖。因此一般來說，使用Lock必須在try{}catch{}塊中進行，并且將釋放鎖的操作放在finally塊中進行，以保證鎖一定被被釋放，防止死鎖的發生。通常使用Lock來進行同步的話，是以下面這種形式去使用的：

Lock lock = ...;

lock.lock();

try{

????//處理任務

}catch(Exception ex){

?????

}finally{

????lock.unlock();???//釋放鎖

}

　　tryLock()方法是有返回值的，它表示用來嘗試獲取鎖，如果獲取成功，則返回true，如果獲取失敗（即鎖已被其他線程獲取），則返回false，也就說這個方法無論如何都會立即返回。在拿不到鎖時不會一直在那等待。

　　tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是類似的，只不過區別在于這個方法在拿不到鎖時會等待一定的時間，在時間期限之內如果還拿不到鎖，就返回false。如果如果一開始拿到鎖或者在等待期間內拿到了鎖，則返回true。

　　所以，一般情況下通過tryLock來獲取鎖時是這樣使用的：

Lock lock = ...;

if(lock.tryLock()) {

?????try{

?????????//處理任務

?????}catch(Exception ex){

?????????

?????}finally{

?????????lock.unlock();???//釋放鎖

?????}?

}else?{

????//如果不能獲取鎖，則直接做其他事情

}

?　　lockInterruptibly()方法比較特殊，當通過這個方法去獲取鎖時，如果線程正在等待獲取鎖，則這個線程能夠響應中斷，即中斷線程的等待狀態。也就使說，當兩個線程同時通過lock.lockInterruptibly()想獲取某個鎖時，假若此時線程A獲取到了鎖，而線程B只有在等待，那么對線程B調用threadB.interrupt()方法能夠中斷線程B的等待過程。

　　由于lockInterruptibly()的聲明中拋出了異常，所以lock.lockInterruptibly()必須放在try塊中或者在調用lockInterruptibly()的方法外聲明拋出InterruptedException。

　　因此lockInterruptibly()一般的使用形式如下：

public?void?method()?throws?InterruptedException {

????lock.lockInterruptibly();

????try?{??

?????//.....

????}

????finally?{

????????lock.unlock();

????}??

}

　　注意，當一個線程獲取了鎖之后，是不會被interrupt()方法中斷的。因為本身在前面的文章中講過單獨調用interrupt()方法不能中斷正在運行過程中的線程，只能中斷阻塞過程中的線程。

　　因此當通過lockInterruptibly()方法獲取某個鎖時，如果不能獲取到，只有進行等待的情況下，是可以響應中斷的。

　　而用synchronized修飾的話，當一個線程處于等待某個鎖的狀態，是無法被中斷的，只有一直等待下去。

　　2.ReentrantLock

　　ReentrantLock，意思是“可重入鎖”，關于可重入鎖的概念在下一節講述。ReentrantLock是唯一實現了Lock接口的類，并且ReentrantLock提供了更多的方法。下面通過一些實例看具體看一下如何使用ReentrantLock。

　　例子1，lock()的正確使用方法

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();????//注意這個地方

????????lock.lock();

????????try?{

????????????System.out.println(thread.getName()+"得到了鎖");

????????????for(int?i=0;i<5;i++) {

????????????????arrayList.add(i);

????????????}

????????}?catch?(Exception e) {

????????????// TODO: handle exception

????????}finally?{

????????????System.out.println(thread.getName()+"釋放了鎖");

????????????lock.unlock();

????????}

????}

}

?　　各位朋友先想一下這段代碼的輸出結果是什么？

?View Code

　　也許有朋友會問，怎么會輸出這個結果？第二個線程怎么會在第一個線程釋放鎖之前得到了鎖？原因在于，在insert方法中的lock變量是局部變量，每個線程執行該方法時都會保存一個副本，那么理所當然每個線程執行到lock.lock()處獲取的是不同的鎖，所以就不會發生沖突。

　　知道了原因改起來就比較容易了，只需要將lock聲明為類的屬性即可。

public?class?Test {

????private?ArrayList<Integer> arrayList =?new?ArrayList<Integer>();

????private?Lock lock =?new?ReentrantLock();????//注意這個地方

????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()+"得到了鎖");

????????????for(int?i=0;i<5;i++) {

????????????????arrayList.add(i);

????????????}

????????}?catch?(Exception e) {

????????????// TODO: handle exception

????????}finally?{

????????????System.out.println(thread.getName()+"釋放了鎖");

????????????lock.unlock();

????????}

????}

}

?　　這樣就是正確地使用Lock的方法了。

　　例子2，tryLock()的使用方法

public?class?Test {

????private?ArrayList<Integer> arrayList =?new?ArrayList<Integer>();

????private?Lock lock =?new?ReentrantLock();????//注意這個地方

????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()+"得到了鎖");

????????????????for(int?i=0;i<5;i++) {

????????????????????arrayList.add(i);

????????????????}

????????????}?catch?(Exception e) {

????????????????// TODO: handle exception

????????????}finally?{

????????????????System.out.println(thread.getName()+"釋放了鎖");

????????????????lock.unlock();

????????????}

????????}?else?{

????????????System.out.println(thread.getName()+"獲取鎖失敗");

????????}

????}

}

?　　輸出結果：

?View Code

　　例子3，lockInterruptibly()響應中斷的使用方法：

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，如果需要正確中斷等待鎖的線程，必須將獲取鎖放在外面，然后將InterruptedException拋出

????????try?{??

????????????System.out.println(thread.getName()+"得到了鎖");

????????????long?startTime = System.currentTimeMillis();

????????????for(??? ;???? ;) {

????????????????if(System.currentTimeMillis() - startTime >= Integer.MAX_VALUE)

????????????????????break;

????????????????//插入數據

????????????}

????????}

????????finally?{

????????????System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"執行finally");

????????????lock.unlock();

????????????System.out.println(thread.getName()+"釋放了鎖");

????????}??

????}

}

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()+"被中斷");

????????}

????}

}

　　運行之后，發現thread2能夠被正確中斷。

　　3.ReadWriteLock

　　ReadWriteLock也是一個接口，在它里面只定義了兩個方法：

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();

}

?　　一個用來獲取讀鎖，一個用來獲取寫鎖。也就是說將文件的讀寫操作分開，分成2個鎖來分配給線程，從而使得多個線程可以同時進行讀操作。下面的ReentrantReadWriteLock實現了ReadWriteLock接口。

　　4.ReentrantReadWriteLock

　　ReentrantReadWriteLock里面提供了很多豐富的方法，不過最主要的有兩個方法：readLock()和writeLock()用來獲取讀鎖和寫鎖。

　　下面通過幾個例子來看一下ReentrantReadWriteLock具體用法。

　　假如有多個線程要同時進行讀操作的話，先看一下synchronized達到的效果：

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()+"正在進行讀操作");

????????}

????????System.out.println(thread.getName()+"讀操作完畢");

????}

}

?　　這段程序的輸出結果會是，直到thread1執行完讀操作之后，才會打印thread2執行讀操作的信息。

?View Code

　　而改成用讀寫鎖的話：

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()+"正在進行讀操作");

????????????}

????????????System.out.println(thread.getName()+"讀操作完畢");

????????}?finally?{

????????????rwl.readLock().unlock();

????????}

????}

}

?　　此時打印的結果為：

?View Code

　　說明thread1和thread2在同時進行讀操作。

　　這樣就大大提升了讀操作的效率。

　　不過要注意的是，如果有一個線程已經占用了讀鎖，則此時其他線程如果要申請寫鎖，則申請寫鎖的線程會一直等待釋放讀鎖。

　　如果有一個線程已經占用了寫鎖，則此時其他線程如果申請寫鎖或者讀鎖，則申請的線程會一直等待釋放寫鎖。

　　關于ReentrantReadWriteLock類中的其他方法感興趣的朋友可以自行查閱API文檔。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java同步锁——lock与synchronized 的区别【转】的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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