Java之多线程里面的锁理解以及synchronized与Lock的区别

2022-06-09 11:49:02

一、宏观的说下锁的分类

1）锁分为乐观锁、悲观锁

悲观锁认为对于同一个数据的并发操作，一定是会发生修改的，哪怕没有修改，也会认为修改。因此对于同一个数据的并发操作，悲观锁采取加锁的形式。悲观的认为，不加锁的并发操作一定会出问题。

乐观锁则认为对于同一个数据的并发操作，是不会发生修改的。在更新数据的时候，会采用尝试更新，不断重新的方式更新数据。乐观的认为，不加锁的并发操作是没有事情的

2）锁分为公平锁、非公平锁

公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。

非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序，有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁。有可能，会造成优先级反转或者饥饿现象。

3）锁分为独享锁、共享锁

独享锁是指该锁一次只能被一个线程所持有。

共享锁是指该锁可被多个线程所持有。

二、java中常见具体高并发锁

1）synchronized

synchronized机制是给共享资源上锁，只有拿到锁的线程才可以访问共享资源，这样就可以强制使得对共享资源的访问都是顺序的，够保证在同一个时刻最多只有一个线程执行同一个对象的同步代码，可保证修饰的代码在执行过程中不会被其他线程干扰

synchronized(obj) {

}

synchronized实现的机理依赖于软件层面上的JVM,对于Synchronized而言，也是一种悲观锁、非公平锁、也是独享锁、也是互斥锁。

2）ReentrantLock

可重入锁，顾名思义，这个锁可以被线程多次重复进入进行获取操作

Lock实现的机理依赖于特殊的CPU指令，比如执行lock()方法的时候，cpu发出lock指令，比如我们执行unlock的时候，cpu发出lock指令，可以认为不受JVM的约束，并可以通过其他语言平台来完成底层的实现。在并发量较小的多线程应用程序中，ReentrantLock与synchronized性能相差无几，但在高并发量的条件下，synchronized性能会迅速下降几十倍，而ReentrantLock的性能却能依然维持一个水准，高并发量情况下使用ReentrantLock。

ReentrantLock通过方法lock()与unlock()来进行加锁与解锁操作，与synchronized会被JVM自动解锁机制不同，ReentrantLock加锁后需要手动进行解锁。为了避免程序出现异常而无法正常解锁的情况，使用ReentrantLock必须在finally控制块中进行解锁操作。通常使用方式如下所示

Lock lock = new ReentrantLock();
 
try {
 
    lock.lock();
 
}
 
finally {
 
    lock.unlock();
 
}

对于ReentrantLock而言，ReentrantLock在构造函数中提供了是否公平锁的初始化方式，默认为非公平锁。这是因为，非公平锁实际执行的效率要远远超出公平锁、ReentrantLock也是互斥锁、也是独享锁。

3）Semaphore

互斥是进程同步关系的一种特殊情况，相当于只存在一个临界资源，因此同时最多只能给一个线程提供服务。但是，在实际复杂的多线程应用程序中，可能存在多个临界资源，这时候我们可以借助Semaphore信号量来完成多个临界资源的访问

，通过acquire()与release()方法来获得和释放临界资源，Semaphore和ReentrantLock用法差不多，Semaphore的锁释放操作也由手动进行，因此与ReentrantLock一样，为避免线程因抛出异常而无法正常释放锁的情况发生，释放锁的操作也必须在finally代码块中完成，

构造方法里面也可以设置否公平锁的初始化方式，默认为非公平锁。

4）AtomicInteger

在多线程程序中，诸如++i或i++等运算不具有原子性，是不安全的线程操作之一。通常我们会使用synchronized将该操作变成一个原子操作，但JVM为此类操作特意提供了一些同步类，使得使用更方便，且使程序运行效率变得更高。通常AtomicInteger的性能是ReentantLock的好几倍。

三、各个锁的优势

1.synchronized：

在资源竞争不是很激烈的情况，偶尔会有同步的情形下，synchronized是很合适的。原因在于，编译程序通常会尽可能的进行优化synchronize，另外可读性非常好，synchronized它是通过悲观锁实现的。

2.ReentrantLock:

在资源竞争不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差点点。但是当同步非常激烈的时候，synchronized的性能一下子能下降好几十倍，而ReentrantLock确还能维持常态。

高并发量情况下使用ReentrantLock。

3.Atomic:

和上面的类似，不激烈情况下，性能比synchronized略逊，而激烈的时候，也能维持常态。激烈的时候，Atomic的性能会优于ReentrantLock一倍左右。但是其有一个缺点，就是只能同步一个值，一段代码中只能出现一个Atomic的变量，多于一个同步无效。因为他不能在多个Atomic之间同步，是基于cas操作来实现的，它是通过乐观锁来实现的。

参考地址：https://youzhixueyuan.com/4-kinds-of-java-thread-locks.html 然后自己再对比比较和精简分析

4 synchronized与Lock的区别

1）.首先synchronized是java内置关键字，是在在jvm层面，Lock是一个接口，最后是由CPU来发送lock和unlock指令，这个和volatile底层原理实现类似。

2）.synchronized无法判断是否获取锁的状态，Lock可以判断是否获取到锁；

3 ) .synchronized会自动释放锁(a 线程执行完同步代码会释放锁；b 线程执行过程中发生异常会释放锁)，Lock需在finally中手工释放锁（unlock()方法释放锁），否则容易造成线程死锁；

4) .用synchronized关键字的两个线程1和线程2，如果当前线程1获得锁，线程2线程等待。如果线程1阻塞，线程2则会一直等待下去，而Lock锁就不一定会等待下去，如果尝试获取不到锁，线程可以不用一直等待就结束了；

5) .synchronized的锁可重入、不可中断、非公平，而Lock锁可重入、可判断、可公平（两者皆可）

6) .Lock锁适合大量同步的代码的同步问题，synchronized锁适合代码少量的同步问题。

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