synchronized和Lock

绝地灬酷狼 2022-02-27 16:08 230阅读 0赞

我们已经知道，synchronized 是java的关键字，是Java的内置特性，在JVM层面实现了对临界资源的同步互斥访问，但 synchronized 粒度有些大，在处理实际问题时存在诸多局限性，比如响应中断等。Lock 提供了比 synchronized更广泛的锁操作，它能以更优雅的方式处理线程同步问题。本文以synchronized与Lock的对比为切入点，对Java中的Lock框架的枝干部分进行了详细介绍，最后给出了锁的一些相关概念。

## 1、synchronized 的局限性 与 Lock 的优点 ##

如果一个代码块被synchronized关键字修饰，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直至占有锁的线程释放锁。事实上，占有锁的线程释放锁一般会是以下三种情况之一：

*  占有锁的线程执行完了该代码块，然后释放对锁的占有；
 *  占有锁线程执行发生异常，此时JVM会让线程自动释放锁；
 *  占有锁线程进入 WAITING 状态从而释放锁，例如在该线程中调用wait()方法等。

synchronized 是Java语言的内置特性，可以轻松实现对临界资源的同步互斥访问。那么，为什么还会出现Lock呢？试考虑以下三种情况：

**Case 1 ：**  
        在使用synchronized关键字的情形下，假如占有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，那么其他线程就只能一直等待，别无他法。这会极大影响程序执行效率。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 **(解决方案：tryLock(long time, TimeUnit unit))** 或者 能够响应中断 **(解决方案：lockInterruptibly())**），这种情况可以通过 Lock 解决。

**Case 2 ：**  
        我们知道，当多个线程读写文件时，读操作和写操作会发生冲突现象，写操作和写操作也会发生冲突现象，但是读操作和读操作不会发生冲突现象。但是如果采用synchronized关键字实现同步的话，就会导致一个问题，即当多个线程都只是进行读操作时，也只有一个线程在可以进行读操作，其他线程只能等待锁的释放而无法进行读操作。因此，需要一种机制来使得当多个线程都只是进行读操作时，线程之间不会发生冲突。同样地，Lock也可以解决这种情况 **(解决方案：ReentrantReadWriteLock)** 。

**Case 3 ：**  
         我们可以通过Lock得知线程有没有成功获取到锁 **(解决方案：ReentrantLock)** ，但这个是synchronized无法办到的。

上面提到的三种情形，我们都可以通过Lock来解决，但 synchronized 关键字却无能为力。事实上，Lock 是 java.util.concurrent.locks包 下的接口，Lock 实现提供了比 synchronized 关键字 **更灵活、更广泛、粒度更细** 的锁操作，它能以更优雅的方式处理线程同步问题。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) **synchronized是Java的关键字，因此是Java的内置特性，是基于JVM层面实现的，其经过编译之后，会在同步块的前后分别形成 monitorenter 和 monitorexit 两个字节码指令；而Lock是一个Java接口，是基于JDK层面实现的，通过这个接口可以实现同步访问；**

2) **采用synchronized方式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 (发生异常时，不会自动释放锁)，如果没有主动释放锁，就有可能导致死锁现象。**

这是很好理解的。Synchronized方式是Java原生支持的，开发人员在使用它来解决并发问题时，一定会方便很多，在这里，开发人员就不需要手动获取锁和释放锁，这些操作均有Java自身自动完成；而Lock方式是JDK层面的提供给开发人员的接口，因此开发人员在使用它来解决并发问题时，需要手动获取锁和释放锁。