(转)Lock和synchronized比较详解

　　在上一篇文章中我们讲到了如何使用关键字synchronized来实现同步访问。本文我们继续来探讨这个问题，从Java5之后，在java.util.concurrent.locks包下提供了另外一种方式来实现同步访问，那就是Lock。

　　也许有朋友会问，既然都可以通过synchronized来实现同步访问了，那么为什么还需要提供Lock？这个问题将在下面进行阐述。本文先从synchronized的缺陷讲起，然后再讲述java.util.concurrent.locks包下常用的有哪些类和接口，最后讨论以下一些关于锁的概念方面的东西

　　以下是本文目录大纲：

　　一.synchronized的缺陷

　　二.java.util.concurrent.locks包下常用的类

　　三.锁的相关概念介绍

　　若有不正之处请多多谅解，并欢迎批评指正。

　　请尊重作者劳动成果，转载请标明原文链接：

　　http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3923167.html

一.synchronized的缺陷

　　synchronized是java中的一个关键字，也就是说是Java语言内置的特性。那么为什么会出现Lock呢？

　　在上面一篇文章中，我们了解到如果一个代码块被synchronized修饰了，当一个线程获取了对应的锁，并执行该代码块时，其他线程便只能一直等待，等待获取锁的线程释放锁，而这里获取锁的线程释放锁只会有两种情况：

　　1）获取锁的线程执行完了该代码块，然后线程释放对锁的占有；

　　2）线程执行发生异常，此时JVM会让线程自动释放锁。

　　那么如果这个获取锁的线程由于要等待IO或者其他原因（比如调用sleep方法）被阻塞了，但是又没有释放锁，其他线程便只能干巴巴地等待，试想一下，这多么影响程序执行效率。

　　因此就需要有一种机制可以不让等待的线程一直无期限地等待下去（比如只等待一定的时间或者能够响应中断），通过Lock就可以办到。

　　再举个例子：当有多个线程读写文件时，读操作和写操作会发生冲突现象，写操作和写操作会发生冲突现象，但是读操作和读操作不会发生冲突现象。

　　但是采用synchronized关键字来实现同步的话，就会导致一个问题：

　　如果多个线程都只是进行读操作，所以当一个线程在进行读操作时，其他线程只能等待无法进行读操作。

　　因此就需要一种机制来使得多个线程都只是进行读操作时，线程之间不会发生冲突，通过Lock就可以办到。

　　另外，通过Lock可以知道线程有没有成功获取到锁。这个是synchronized无法办到的。

　　总结一下，也就是说Lock提供了比synchronized更多的功能。但是要注意以下几点：

　　1）Lock不是Java语言内置的，synchronized是Java语言的关键字，因此是内置特性。Lock是一个类，通过这个类可以实现同步访问；

　　2）Lock和synchronized有一点非常大的不同，采用synchronized不需要用户去手动释放锁，当synchronized方法或者synchronized代码块执行完之后，系统会自动让线程释放对锁的占用；而Lock则必须要用户去手动释放锁，如果没有主动释放锁，就有可能导致出现死锁现象。

二.java.util.concurrent.locks包下常用的类

　　下面我们就来探讨一下java.util.concurrent.locks包中常用的类和接口。

　　1.Lock

　　首先要说明的就是Lock，通过查看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，会在后面的线程协作一文中讲述。

　　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()方法是平常使用得最多的一个方法，就是用来获取锁。如果锁已被其他线程获取，则进行等待。

　　由于在前面讲到如果采用Lock，必须主动去释放锁，并且在发生异常时，不会自动释放锁。因此一般来说，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。通常使用Lock来进行同步的话，是以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，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。

　　所以，一般情况下通过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 {

    //如果不能获取锁，则直接做其他事情

}

　　lockInterruptibly()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。也就使说，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。

　　因此lockInterruptibly()一般的使用形式如下：


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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。

　　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是唯一实现了Lock接口的类，并且ReentrantLock提供了更多的方法。下面通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()+"得到了锁");

            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？

　　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之前得到了锁？原因在于，在insert方法中的lock变量是局部变量，每个线程执行该方法时都会保存一个副本，那么理所当然每个线程执行到lock.lock()处获取的是不同的锁，所以就不会发生冲突。

　　知道了原因改起来就比较容易了，只需要将lock声明为类的属性即可。


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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()+"得到了锁");

            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()+"得到了锁");

                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：

　　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，如果需要正确中断等待锁的线程，必须将获取锁放在外面，然后将InterruptedException抛出

        try {  

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

            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");

        }

    }

}

　　运行之后，发现thread2能够被正确中断。

　　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。下面的ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。

　　4.ReentrantReadWriteLock

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

　　下面通过几个例子来看一下ReentrantReadWriteLock具体用法。

　　假如有多个线程要同时进行读操作的话，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()+"正在进行读操作");

        }

        System.out.println(thread.getName()+"读操作完毕");

    }

}

　　这段程序的输出结果会是，直到thread1执行完读操作之后，才会打印thread2执行读操作的信息。

　　而改成用读写锁的话：


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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()+"正在进行读操作");

            }

            System.out.println(thread.getName()+"读操作完毕");

        } finally {

            rwl.readLock().unlock();

        }

    }

}

　　此时打印的结果为：

　　说明thread1和thread2在同时进行读操作。

　　这样就大大提升了读操作的效率。

　　不过要注意的是，如果有一个线程已经占用了读锁，则此时其他线程如果要申请写锁，则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。

　　如果有一个线程已经占用了写锁，则此时其他线程如果申请写锁或者读锁，则申请的线程会一直等待释放写锁。

　　关于ReentrantReadWriteLock类中的其他方法感兴趣的朋友可以自行查阅API文档。

　　5.Lock和synchronized的选择

　　总结来说，Lock和synchronized有以下几点不同：

　　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；

　　2）synchronized在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生；而Lock在发生异常时，如果没有主动通过unLock()去释放锁，则很可能造成死锁现象，因此使用Lock时需要在finally块中释放锁；

　　3）Lock可以让等待锁的线程响应中断，而synchronized却不行，使用synchronized时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断；

　　4）通过Lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到。

　　5）Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。

　　在性能上来说，如果竞争资源不激烈，两者的性能是差不多的，而当竞争资源非常激烈时（即有大量线程同时竞争），此时Lock的性能要远远优于synchronized。所以说，在具体使用时要根据适当情况选择。

三.锁的相关概念介绍

　　在前面介绍了Lock的基本使用，这一节来介绍一下与锁相关的几个概念。

　　1.可重入锁

　　如果锁具备可重入性，则称作为可重入锁。像synchronized和ReentrantLock都是可重入锁，可重入性在我看来实际上表明了锁的分配机制：基于线程的分配，而不是基于方法调用的分配。举个简单的例子，当一个线程执行到某个synchronized方法时，比如说method1，而在method1中会调用另外一个synchronized方法method2，此时线程不必重新去申请锁，而是可以直接执行方法method2。

　　看下面这段代码就明白了：


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class MyClass {

    public synchronized void method1() {

        method2();

    }

    

    public synchronized void method2() {

        

    }

}

　　上述代码中的两个方法method1和method2都用synchronized修饰了，假如某一时刻，线程A执行到了method1，此时线程A获取了这个对象的锁，而由于method2也是synchronized方法，假如synchronized不具备可重入性，此时线程A需要重新申请锁。但是这就会造成一个问题，因为线程A已经持有了该对象的锁，而又在申请获取该对象的锁，这样就会线程A一直等待永远不会获取到的锁。

　　而由于synchronized和Lock都具备可重入性，所以不会发生上述现象。

　　2.可中断锁

　　可中断锁：顾名思义，就是可以相应中断的锁。

　　在Java中，synchronized就不是可中断锁，而Lock是可中断锁。

　　如果某一线程A正在执行锁中的代码，另一线程B正在等待获取该锁，可能由于等待时间过长，线程B不想等待了，想先处理其他事情，我们可以让它中断自己或者在别的线程中中断它，这种就是可中断锁。

　　在前面演示lockInterruptibly()的用法时已经体现了Lock的可中断性。

　　3.公平锁

　　公平锁即尽量以请求锁的顺序来获取锁。比如同是有多个线程在等待一个锁，当这个锁被释放时，等待时间最久的线程（最先请求的线程）会获得该所，这种就是公平锁。

　　非公平锁即无法保证锁的获取是按照请求锁的顺序进行的。这样就可能导致某个或者一些线程永远获取不到锁。

　　在Java中，synchronized就是非公平锁，它无法保证等待的线程获取锁的顺序。

　　而对于ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock，它默认情况下是非公平锁，但是可以设置为公平锁。

　　看一下这2个类的源代码就清楚了：

　　

　　在ReentrantLock中定义了2个静态内部类，一个是NotFairSync，一个是FairSync，分别用来实现非公平锁和公平锁。

　　我们可以在创建ReentrantLock对象时，通过以下方式来设置锁的公平性：


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ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);

　　如果参数为true表示为公平锁，为fasle为非公平锁。默认情况下，如果使用无参构造器，则是非公平锁。

　　

　　另外在ReentrantLock类中定义了很多方法，比如：

　　isFair()        //判断锁是否是公平锁

　　isLocked()    //判断锁是否被任何线程获取了

　　isHeldByCurrentThread()   //判断锁是否被当前线程获取了

　　hasQueuedThreads()   //判断是否有线程在等待该锁

　　在ReentrantReadWriteLock中也有类似的方法，同样也可以设置为公平锁和非公平锁。不过要记住，ReentrantReadWriteLock并未实现Lock接口，它实现的是ReadWriteLock接口。

　　4.读写锁

　　读写锁将对一个资源（比如文件）的访问分成了2个锁，一个读锁和一个写锁。

　　正因为有了读写锁，才使得多个线程之间的读操作不会发生冲突。

　　ReadWriteLock就是读写锁，它是一个接口，ReentrantReadWriteLock实现了这个接口。

　　可以通过readLock()获取读锁，通过writeLock()获取写锁。

　　上面已经演示过了读写锁的使用方法，在此不再赘述。

原文地址：https://www.cnblogs.com/yinwutuan/p/8508283.html

时间： 2024-10-01 06:25:52

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Java语言的关键字,可用来给对象和方法或者代码块加锁,当它锁定一个方法或者一个代码块的时候,同一时刻最多只有一个线程执行这段代码.当两个并发线程访问同一个对象object中的这个加锁同步代码块时,一个时间内只能有一个线程得到执行.另一个线程必须等待当前线程执行完这个代码块以后才能执行该代码块.然而,当一个线程访问object的一个加锁代码块时,另一个线程仍然可以访问该object中的非加锁代码块. 一.synchronized同步方法 1.synchronized 同步方法,为对象锁 publ

synchronized关键字详解

1．    把synchronized当作函数修饰符时,示例代码如下:public synchronized void method(){//-.}这也就是同步方法,那这时synchronized锁定的是哪个对象呢?他锁定的是调用这个同步方法对象.也就是说,当一个对象P1在不同的线程中执行这个同步方法时,他们之间会出现阻塞,达到同步的效果.但是这个对象所属的Class所产生的另一对象P2却能够任意调用这个被加了synchronized关键字的方法. 2．同步块,示例代码如下:public voi

Android中synchronized机制详解（转）

JAVA中synchronized关键字能够作为函数的修饰符,也可作为函数内的语句,也就是平时说的同步方法和同步语句块.假如再细的分类,synchronized可作用于instance变量.object reference(对象引用).static函数和class literals(类名称字面常量)身上.在进一步阐述之前,我们需要明确几点: A．无论synchronized关键字加在方法上还是对象上,他取得的锁都是对象,而不是把一段代码或函数当作锁――而且同步方法很可能还会被其他线程的对象访问.

synchronized关键字详解（二）

synchronized关键字的性质 1.可重入:同一线程的外层函数获得锁之后,内层函数可直接再次获得该锁,好处:避免死锁,提升封装性 证明可重入粒度:1.同一个方法是可重入的 2.可重入不要求是同一个方法 3.可重入不要求是同一个类 可重入原理:加锁次数计数器 JVM负责跟踪对象被加锁的次数: 线程第一次给对象加锁的时候计数变为1,每当这个相同的线程在这个对象上加锁时,计数递增: 每当任务离开时,计数会减1,计数为0时,锁被完全释放. 2.不可中断:如果一个线程拿到一把锁,另一个线程要想获得这