Java里,synchronized和lock效率的简单比较

synchronized与Lock线程同步效率对比
博客对synchronized和Lock实现线程同步的效率进行对比。在基础测试中,synchronized效率高于Lock,且会优化;从循环次数看,二者本身效率都很高,差距可忽略。在多线程复杂测试中,synchronized初始化耗时多,Lock效率更高,竞争复杂用Lock,简单用synchronized。

通常而言,我们可能都倾向于使用Lock来实现线程的同步,但是synchronized和lock究竟哪个效率高呢?

下面我们来做一个简单的对比实验,只比较最基础的部分,暂时不涉及等待和唤醒。

测试环境: JDK1.8

OS: win10 64bit

测试代码:

public class T {
	Lock lock = new ReentrantLock();
	
	public synchronized  void f() {
	}
	
	public void g() {
		lock.lock();
		lock.unlock();
	}

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		int count = 1000000000, i;
		long time = 0;
		T t = new T();
		
		time = System.currentTimeMillis();
		for (i = 0; i < count; i ++)
			t.f();
		System.out.println("Sync Time:" + (System.currentTimeMillis() - time));
		
		time = System.currentTimeMillis();
		for (i = 0; i < count; i ++)
			t.g();
		System.out.println("Lock Time:" + (System.currentTimeMillis() - time));
		
		time = System.currentTimeMillis();
		for (i = 0; i < count; i ++)
			t.f();
		System.out.println("Sync Time:" + (System.currentTimeMillis() - time));
		
		time = System.currentTimeMillis();
		for (i = 0; i < count; i ++)
			t.g();
		System.out.println("Lock Time:" + (System.currentTimeMillis() - time));
		
		time = System.currentTimeMillis();
		for (i = 0; i < count; i ++)
			t.f();
		System.out.println("Sync Time:" + (System.currentTimeMillis() - time));
		
		time = System.currentTimeMillis();
		for (i = 0; i < count; i ++)
			t.g();
		System.out.println("Lock Time:" + (System.currentTimeMillis() - time));
	}
}

测试结果:

Sync Time:4442
Lock Time:10824
Sync Time:2155
Lock Time:9592
Sync Time:2331
Lock Time:9550

结论:synchronized的效率远远高于lock操作,而且随着实验的重复,synchronized会进行优化,效率大概是Lock的2-4倍。

另类结论: 从循环的次数可以看出,无论是synchronized或者Lock,本身的效率已经非常高了,10亿次的操作,只需要10秒不到的时间,加锁一次大概需要10ns而已,synchronized大概只需要2ns。所以,其差距基本上也可以忽略不计了。

下面我们来进行更复杂一点的测试,以考验多线程环境下的效率。

测试代码:

public class T {
	Lock lock = new ReentrantLock();
	
	public synchronized  void f() {
		try {
		    Thread.sleep(1);
		} catch (Exception e) {
			
		}
		finally {
		}
	}
	
	public void g() {
		lock.lock();
		try {
		    Thread.sleep(1);
		} catch (Exception e) {
			
		}
		finally {
		    lock.unlock();
		}
	}

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		int count = 10000, i;
		long time = 0;
		ExecutorService workers = null;
		T t = new T();

		time = System.currentTimeMillis();
		workers = Executors.newFixedThreadPool(10);
		for (i = 0; i < count; i ++)
			workers.submit(() -> t.f());
		workers.shutdown();
		workers.awaitTermination(100000, TimeUnit.DAYS);
		System.out.println("Sync Time:" + (System.currentTimeMillis() - time));
		
		time = System.currentTimeMillis();
		workers = Executors.newFixedThreadPool(10);
		for (i = 0; i < count; i ++)
			workers.submit(() -> t.g());
		workers.shutdown();
		workers.awaitTermination(100000, TimeUnit.DAYS);
		System.out.println("Lock Time:" + (System.currentTimeMillis() - time));
		
		time = System.currentTimeMillis();
		workers = Executors.newFixedThreadPool(10);
		for (i = 0; i < count; i ++)
			workers.submit(() -> t.f());
		workers.shutdown();
		workers.awaitTermination(100000, TimeUnit.DAYS);
		System.out.println("Sync Time:" + (System.currentTimeMillis() - time));
		
		time = System.currentTimeMillis();
		workers = Executors.newFixedThreadPool(10);
		for (i = 0; i < count; i ++)
			workers.submit(() -> t.g());
		workers.shutdown();
		workers.awaitTermination(100000, TimeUnit.DAYS);
		System.out.println("Lock Time:" + (System.currentTimeMillis() - time));
		
	}
}

测试结果:

Sync Time:10028
Lock Time:7511
Sync Time:6938
Lock Time:4332
​

结论:synchronized在初始化时需要耗费较多事件,总的来说,多线程环境下Lock的效率更高一些。

这和网络上的结论基本是一致的,即如果竞争复杂,则使用Lock,如果竞争简单,则可使用synchronized

 

### synchronizedLock的区别对比 #### 实现方式 `synchronized` 是 Java 内置的关键字,由 JVM 层面实现。它可以用于方法或代码块: ```java public synchronized void method() { // 同步方法体 } ``` 或者 ```java public void method() { synchronized(this) { // 同步代码块 } } ``` 而 `Lock` 是一个接口,位于 `java.util.concurrent.locks` 包中,需要通过编程方式手动获取释放锁[^3]。 #### 获取与释放锁 使用 `synchronized` 时,锁的获取释放是自动进行的,当线程进入同步代码块或方法时会自动获取锁,退出时会自动释放锁。这种方式简化了开发人员的工作,但也可能导致一些问题,例如死锁[^2]。 对于 `Lock` 接口,锁的获取释放必须显式地调用 `lock()` `unlock()` 方法来完成。这种灵活性允许更复杂的锁定模式,但也增加了出错的可能性。例如: ```java Lock lock = new ReentrantLock(); lock.lock(); try { // 执行临界区代码 } finally { lock.unlock(); // 必须在finally块中释放锁以确保异常情况下也能释放锁 } ``` #### 锁类型 默认情况下,`synchronized` 提供的是非公平锁,即多个线程竞争锁的时候,JVM 不保证哪个线程会获得锁。相比之下,`ReentrantLock` 允许选择是否为公平锁(通过构造函数参数指定)。如果希望线程按照请求顺序获得锁,则可以选择公平锁[^2]。 #### 可中断性 当线程试图获取由 `synchronized` 保护的资源时,如果该资源已被其他线程占用,那么这个线程将被阻塞直到锁可用。在此期间,线程不能响应中断。相反,`Lock` 接口提供了 `lockInterruptibly()` 方法,使得线程可以在等待锁的同时响应中断,这有助于避免死锁情况的发生[^4]。 #### 尝试获取锁 `synchronized` 没有提供尝试获取锁的功能;一旦开始等待,除非得到锁或者线程被中断(对于支持中断的情况),否则不会返回。然而,`Lock` 接口中的 `tryLock()` 方法可以让线程尝试一次或多次去获取锁,并且可以设置超时时间,这样即使在高并发环境下也能保持较好的性能[^2]。 #### 超时机制 与 `synchronized` 不同,`Lock` 支持超时机制。这意味着线程可以尝试在给定时间内获取锁,如果超过设定的时间仍未成功,则放弃此次尝试。这对于构建健壮的应用程序非常有用,因为它可以帮助防止无限期地等待锁的情况发生[^4]。 #### 条件变量 每个对象都隐含了一个与之关联的监视器,因此使用 `synchronized` 时只能有一个条件队列。但是,`ReentrantLock` 可以创建多个 `Condition` 对象,从而允许多个不同的条件与同一个锁相关联。这种方法提高了程序设计的灵活性,因为不同的条件可以独立处理而不互相影响[^4]。 #### 性能 早期版本的 Java (如 JDK 1.5) 中,由于 `synchronized` 是基于操作系统内核态的操作,所以它的效率相对较低。在这种情况下,推荐使用 `Lock` 接口以获得更好的性能表现。不过,在后续的 Java 版本中(比如 JDK 6 及以后),Oracle 对 `synchronized` 进行了大量的优化,包括引入偏向锁、轻量级锁等技术,使得其性能有了显著提升,接近甚至超越了 `Lock` 在某些场景下的表现[^1]。
评论 2
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值