在Java中,synchronized关键字和Lock接口都是用来实现线程同步的工具,但是他们有一些不同之处。虽然synchronized关键字确实能够提供一定程度的同步控制,但相比之下,Lock接口提供了更为广泛和灵活的锁操作。
以下是Lock接口相对于synchronized的一些优势:
- 获取锁和释放锁的灵活性:在Java中,我们通常不能直接控制何时获取和释放锁。一旦一个线程进入了一个同步方法或同步块,它将会持有这个锁,直到它退出这个方法或块。而在使用
Lock接口的时候,我们可以更为精确地控制何时获取和释放锁。例如,我们可以选择在某个特定的条件满足时获取锁,或者在某个特定的操作完成时释放锁。 - 中断获取锁:
Lock接口还提供了中断获取锁的功能。也就是说,如果一个线程在等待获取锁的过程中被中断,那么它可以响应这个中断。而synchronized关键字则不具备这个功能。 - 多个锁的获取和释放:使用
Lock接口,我们可以更为灵活地控制多个锁的获取和释放。例如,我们可以先获取一个锁,然后再获取另一个锁,最后释放这两个锁。而synchronized关键字一次只能锁定一个对象。 - 尝试获取锁:
Lock接口提供了tryLock()方法,该方法尝试立即获取锁,如果当前线程未能立即获取到锁,则立即返回。这允许实现非阻塞的算法。 - 公平性:
Lock接口提供了公平锁和非公平锁的选择,而synchronized关键字则没有这样的选择。公平锁保证等待时间最长的线程优先获得锁,而非公平锁则不保证这一点。
尽管如此,使用Lock接口还是需要谨慎的。过度使用复杂的锁策略可能会导致代码难以理解和维护。因此,在设计并发程序时,应尽量保持简单和清晰。在使用Lock接口时,有一些最佳实践需要注意: - 避免死锁:死锁是两个或多个线程相互等待对方释放资源的情况。为了避免死锁,应该按照固定的顺序获取锁,并确保在所有路径上,锁的释放顺序与获取顺序相反。
- 避免活锁:活锁是指线程不断改变状态以避免被阻塞,但仍然无法获得所需的资源。避免活锁的一个方法是使用带有超时的
tryLock()方法。 - 最小化锁的范围:尽量将锁的范围限制在最小的代码段上,以减少线程之间的竞争。如果可能,考虑使用
synchronized块而不是方法。 - 使用
ReentrantLock而不是ReentrantReadWriteLock:ReentrantReadWriteLock提供了读锁和写锁,允许多个线程同时读取共享资源,但在写入时需要独占式的访问。除非确实需要这种复杂的访问模式,否则应该优先使用ReentrantLock。 - 避免在持有锁时进行I/O操作:长时间的I/O操作可能导致线程持有锁的时间过长,增加了其他线程等待该锁的时间。如果可能,将I/O操作移到另一个线程进行。
- 谨慎使用中断:中断获取锁可能会导致代码逻辑复杂化,并可能引发死锁。只有在确实需要时才使用中断获取锁。
总的来说,虽然synchronized关键字提供了一种简单的方式来同步线程,但在需要更精细控制的情况下,使用Lock接口可能更为合适。然而,这也增加了代码的复杂性,因此在使用时需要谨慎。除了上述提到的实践,还有一些额外的建议可以帮助你更好地使用Lock接口: - 避免在持有锁时进行阻塞操作:阻塞操作(如线程睡眠、等待条件等)可能导致线程持有锁的时间过长,增加了其他线程等待该锁的时间。如果可能,将阻塞操作移到另一个线程进行。
- 使用
Condition对象:Lock接口通常与Condition对象一起使用,以实现更为复杂的同步控制。通过使用Condition,可以在特定条件下唤醒等待的线程,而无需手动获取和释放锁。 - 避免在持有锁时进行不必要的操作:尽量避免在持有锁时执行不必要的操作,如计算或数据转换。这些操作可能会增加线程持有锁的时间,导致其他线程等待更长的时间。
- 文档化锁的使用:在代码中清晰地注释锁的使用,包括锁的范围、获取和释放的顺序、是否使用中断等。这将有助于其他开发人员理解代码的同步逻辑,并减少潜在的错误。
- 测试并发代码:确保对并发代码进行充分的测试,以验证其正确性和性能。使用工具如Junit、TestNG等可以帮助你编写和执行测试用例。
- 考虑使用并发库:Java提供了许多并发库,如
java.util.concurrent包中的类,这些类简化了并发编程的复杂性。在适当的情况下,使用这些库可以减少代码的复杂性和错误。
通过遵循这些最佳实践和建议,你可以更好地利用Lock接口来管理线程同步,并提高程序的性能和可靠性。
Lock和ReadWriteLock是两大锁的根接口,Lock代表实现类是ReentrantLock(可重入锁),ReadWriteLock(读写锁)的代表实现类是ReentrantReadWriteLock。Lock 接口支持那些语义不同(重入、公平等)的锁规则,可以在非阻塞式结构的上下文(包括 hand-over-hand 和锁重排算法)中使用这些规则。主要的实现是 ReentrantLock。ReadWriteLock 接口以类似方式定义了一些读取者可以共享而写入者独占的锁。此包只提供了一个实现,即 ReentrantReadWriteLock,因为它适用于大部分的标准用法上下文。但程序员可以创建自己的、适用于非标准要求的实现。Condition 接口描述了可能会与锁有关联的条件变量。这些变量在用法上与使用 Object.wait 访问的隐式监视器类似,但提供了更强大的功能。需要特别指出的是,单个 Lock 可能与多个 Condition 对象关联。为了避免兼容性问题,Condition 方法的名称与对应的 Object 版本中的不同。
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?
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。
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:
1:占有锁的线程执行完了该代码块,然后释放对锁的占有;
2:占有锁线程执行发生异常,此时JVM会让线程自动释放锁;
3: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。
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。
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) 。
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 更广泛的锁操作,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。


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