简单分析Synchronized(同步锁)、Lock

本文探讨了Java中同步锁的重要性和应用场景,并详细对比了synchronized关键字与Lock接口的差异,包括异常处理、中断响应、锁获取状态及性能等方面。

Synchronized(同步锁)

在Java中使用多线程,同步锁这个概念是十分重要的。

平时的开发过程中,你必然会遇到一个问题:多个线程共享一个或者一组资源,这资源包括内存、文件等,在多个线程对这组资源进行读写操作时,如何保持数据的准确性同步一致,这是至关重要的。

很常见的一个例子是,张三在银行账户存有1000元,李四和张三同时对这个账号在不同取款机多次的存取100,在这之后账户还有多少钱?

Lock(锁)

Lock对比synchronized总结有以下差异

  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。

Lock的操作与synchronized相比,灵活性更有Lo高,而且Lock提供多种方式获取锁,ck、ReadWriteLock接口,以及实现这两个接口的ReentrantLock类、ReentrantReadWriteLock类。



<think> 嗯,用户需要了解synchronized同步锁的原理、使用方法和应用场景。从用户提问方式和引用资料来看,ta应该是Java开发者,可能正在处理并发问题或准备面试。 用户引用了三篇技术文章,说明ta对底层实现特别关注。第一篇提到JDK1.6的优化,第二篇讲基础用法,第三篇涉及字节码指令。需要把这些信息整合成体系化的回答。 关于原理部分,要重点说明三个层次:字节码层的monitor指令、JVM层的Monitor对象关联、JDK优化措施(偏向锁/轻量级锁这些)。用户上次问题里提到“性能超越Lock”,这点需要强调优化效果,但也要说明适用场景限制。 使用方法方面,用户给的引用2展示了基础写法,可以延伸出三种使用场景的对比:实例方法锁、静态方法锁、代码块锁。要特别注意代码块锁的灵活性,这是实际开发中最常用的。 应用场景需要典型且具体。比如转账操作要锁账户对象,配置更新要锁Class对象,订单处理要锁实例。这些例子能让用户立即理解如何落地。 用户可能隐含的性能疑惑要主动解答:虽然优化后性能提升,但长时间等待的场景还是该用Lock。这个补充能避免ta踩坑。 最后生成的问题要覆盖知识纵深(CAS对比)、横向扩展(并发工具)、实践痛点(死锁排查)。特别是死锁问题,开发中遇到时往往很头疼。 </think> 以下是关于 `synchronized` 同步锁的全面解析,涵盖原理、使用方法及应用场景: --- ### **一、实现原理** 1. **字节码指令** 通过 `monitorenter`(加锁)和 `monitorexit`(释放锁)指令实现: - 线程执行 `monitorenter` 时尝试获取对象的 **Monitor 所有权**; - 成功获取后,Monitor 进入锁定状态; - 执行 `monitorexit` 后释放 Monitor [^3]。 2. **Monitor 机制** - 每个 Java 对象关联一个 Monitor 对象(由 JVM 创建); - Monitor 包含三个关键字段: - `_owner`:持有锁的线程; - `_EntryList`:阻塞等待锁的线程队列; - `_WaitSet`:调用 `wait()` 后进入等待状态的线程队列。 3. **JDK 1.6 后的优化** - **锁升级机制**(显著提升性能): ```mermaid graph LR A[无锁] -->|首次竞争| B[偏向锁] B -->|多线程竞争| C[轻量级锁 CAS] C -->|竞争加剧| D[重量级锁 Monitor] ``` - 偏向锁:减少无竞争时的开销; - 轻量级锁:通过自旋(CAS)避免线程阻塞; - 重量级锁:竞争激烈时转为操作系统级互斥锁 [^1]。 --- ### **二、使用方法** #### **1. 同步代码块** ```java public void func() { synchronized (lockObject) { // 锁对象可以是任意实例或 Class 对象 // 临界区代码 } } ``` - **锁对象选择**: - 实例对象锁:`synchronized(this)` 或 `synchronized(new Object())`; - 类对象锁:`synchronized(MyClass.class)`。 #### **2. 同步方法** ```java // 实例方法锁:锁住当前对象实例 public synchronized void instanceMethod() { ... } // 静态方法锁:锁住类的 Class 对象 public static synchronized void staticMethod() { ... } ``` --- ### **三、应用场景** 1. **实例数据保护** ```java public class BankAccount { private double balance; public synchronized void transfer(double amount) { balance += amount; // 保证转账操作原子性 } } ``` 2. **静态资源共享** ```java public class ConfigLoader { private static Map<String, String> configCache; public static synchronized void reloadConfig() { // 保证全局配置加载线程安全 } } ``` 3. **双重检查锁定(DCL)** ```java public class Singleton { private volatile static Singleton instance; public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } } ``` --- ### **四、注意事项** 1. **避免死锁**: 确保多个线程的锁获取顺序一致(如按对象哈希值排序)。 2. **锁粒度优化**: - 高并发场景拆分锁:如 `ConcurrentHashMap` 分段锁; - 读写分离场景:优先使用 `ReentrantReadWriteLock`。 3. **性能权衡**: - 低竞争时:`synchronized` 因 JIT 优化性能接近 Lock; - 高竞争时:`ReentrantLock` 的 `tryLock()` 和公平锁策略更灵活。 > **💎 核心总结**:`synchronized` 是 JVM 层实现的互斥锁,通过 Monitor 和锁升级机制平衡安全性与性能,适用于大部分线程同步场景。但在需要超时锁、可中断锁或公平锁时,需改用 `Lock` 接口实现 [^1][^2]。 --- **相关问题** 1. `synchronized` 和 `ReentrantLock` 在哪些场景下性能差异显著? 2. 如何通过 Jstack 诊断 `synchronized` 导致的线程阻塞? 3. 偏向锁的撤销流程在 JVM 中如何触发? 4. 为什么双重检查锁定需要 `volatile` 关键字?
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