lock和synchronized的区别[转]

最新推荐文章于 2025-06-16 06:00:00 发布

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本文深入对比了Lock和synchronized在Java中的应用与区别，详细解析了ReentrantLock的多种锁定方式，包括lock(), tryLock(), tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()，并介绍了ReadWriteLock和ReentrantReadWriteLock的高效读写操作机制。

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一、Lock和synchronized有以下几点不同：

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，synchronized是在JVM层面上实现的，不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定，但是使用Lock则不行，lock是通过代码实现的，要保证锁定一定会被释放，就必须将 unLock()放到finally{} 中；

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，线程可以中断去干别的事务，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。

举个例子：当有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。

但是采用synchronized关键字来实现同步的话，就会导致一个问题：

如果多个线程都只是进行读操作，所以当一个线程在进行读操作时，其他线程只能等待无法进行读操作。

因此就需要一种机制来使得多个线程都只是进行读操作时，线程之间不会发生冲突，通过Lock就可以办到。

另外，通过Lock可以知道线程有没有成功获取到锁。这个是synchronized无法办到的

二、ReentrantLock获取锁定与三种方式：
　　a) lock(), 如果获取了锁立即返回，如果别的线程持有锁，当前线程则一直处于休眠状态，直到获取锁
　　b) tryLock(), 如果获取了锁立即返回true，如果别的线程正持有锁，立即返回false；
　　c)tryLock(long timeout,TimeUnit unit)，如果获取了锁定立即返回true，如果别的线程正持有锁，会等待参数给定的时间，在等待的过程中，如果获取了锁定，就返回true，如果等待超时，返回false；
　　d) lockInterruptibly:如果获取了锁定立即返回，如果没有获取锁定，当前线程处于休眠状态，直到或者锁定，或者当前线程被别的线程中断

三、下面我们就来探讨一下java.util.concurrent.locks包中常用的类和接口。

1.Lock

首先要说明的就是Lock，通过查看Lock的源码可知，Lock是一个接口：

public interface Lock {
void lock();
void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
boolean tryLock();
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
void unlock();
Condition newCondition();
}
　　下面来逐个讲述Lock接口中每个方法的使用，lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用来获取锁的。unLock()方法是用来释放锁的。newCondition()这个方法暂且不在此讲述，会在后面的线程协作一文中讲述。

在Lock中声明了四个方法来获取锁，那么这四个方法有何区别呢？

首先lock()方法是平常使用得最多的一个方法，就是用来获取锁。如果锁已被其他线程获取，则进行等待。

由于在前面讲到如果采用Lock，必须主动去释放锁，并且在发生异常时，不会自动释放锁。因此一般来说，使用Lock必须在try{}catch{}块中进行，并且将释放锁的操作放在finally块中进行，以保证锁一定被被释放，防止死锁的发生。通常使用Lock来进行同步的话，是以下面这种形式去使用的：

Lock lock = …;
lock.lock();
try{
//处理任务
}catch(Exception ex){

}finally{
lock.unlock(); //释放锁
}

tryLock()方法是有返回值的，它表示用来尝试获取锁，如果获取成功，则返回true，如果获取失败（即锁已被其他线程获取），则返回false，也就说这个方法无论如何都会立即返回。在拿不到锁时不会一直在那等待。

tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是类似的，只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待一定的时间，在时间期限之内如果还拿不到锁，就返回false。如果如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁，则返回true。

所以，一般情况下通过tryLock来获取锁时是这样使用的：

Lock lock = …;
if(lock.tryLock()) {
try{
//处理任务
}catch(Exception ex){

 }finally{
     lock.unlock();   //释放锁
 }

}else {
//如果不能获取锁，则直接做其他事情
}

lockInterruptibly()方法比较特殊，当通过这个方法去获取锁时，如果线程正在等待获取锁，则这个线程能够响应中断，即中断线程的等待状态。也就使说，当两个线程同时通过lock.lockInterruptibly()想获取某个锁时，假若此时线程A获取到了锁，而线程B只有在等待，那么对线程B调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程。

由于lockInterruptibly()的声明中抛出了异常，所以lock.lockInterruptibly()必须放在try块中或者在调用lockInterruptibly()的方法外声明抛出InterruptedException。

因此lockInterruptibly()一般的使用形式如下：

public void method() throws InterruptedException {
lock.lockInterruptibly();
try {
//…
}
finally {
lock.unlock();
}
}
　　注意，当一个线程获取了锁之后，是不会被interrupt()方法中断的。因为本身在前面的文章中讲过单独调用interrupt()方法不能中断正在运行过程中的线程，只能中断阻塞过程中的线程。

因此当通过lockInterruptibly()方法获取某个锁时，如果不能获取到，只有进行等待的情况下，是可以响应中断的。

而用synchronized修饰的话，当一个线程处于等待某个锁的状态，是无法被中断的，只有一直等待下去。

2.ReentrantLock

ReentrantLock，意思是“可重入锁”，关于可重入锁的概念在下一节讲述。ReentrantLock是唯一实现了Lock接口的类，并且ReentrantLock提供了更多的方法。下面通过一些实例看具体看一下如何使用ReentrantLock。

例子1，lock()的正确使用方法

public class Test {
private ArrayList arrayList = new ArrayList();
public static void main(String[] args) {
final Test test = new Test();

    new Thread(){
        public void run() {
            test.insert(Thread.currentThread());
        };
    }.start();
     
    new Thread(){
        public void run() {
            test.insert(Thread.currentThread());
        };
    }.start();
}  
 
public void insert(Thread thread) {
    Lock lock = new ReentrantLock();    //注意这个地方
    lock.lock();
    try {
        System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
        for(int i=0;i<5;i++) {
            arrayList.add(i);
        }
    } catch (Exception e) {
        // TODO: handle exception
    }finally {
        System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
        lock.unlock();
    }
}

}
　　各位朋友先想一下这段代码的输出结果是什么？

View Code
　　也许有朋友会问，怎么会输出这个结果？第二个线程怎么会在第一个线程释放锁之前得到了锁？原因在于，在insert方法中的lock变量是局部变量，每个线程执行该方法时都会保存一个副本，那么理所当然每个线程执行到lock.lock()处获取的是不同的锁，所以就不会发生冲突。

知道了原因改起来就比较容易了，只需要将lock声明为类的属性即可。

public class Test {
private ArrayList arrayList = new ArrayList();
private Lock lock = new ReentrantLock(); //注意这个地方
public static void main(String[] args) {
final Test test = new Test();

    new Thread(){
        public void run() {
            test.insert(Thread.currentThread());
        };
    }.start();
     
    new Thread(){
        public void run() {
            test.insert(Thread.currentThread());
        };
    }.start();
}  
 
public void insert(Thread thread) {
    lock.lock();
    try {
        System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
        for(int i=0;i<5;i++) {
            arrayList.add(i);
        }
    } catch (Exception e) {
        // TODO: handle exception
    }finally {
        System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
        lock.unlock();
    }
}

}
　　这样就是正确地使用Lock的方法了。

例子2，tryLock()的使用方法

public class Test {
private ArrayList arrayList = new ArrayList();
private Lock lock = new ReentrantLock(); //注意这个地方
public static void main(String[] args) {
final Test test = new Test();

    new Thread(){
        public void run() {
            test.insert(Thread.currentThread());
        };
    }.start();
     
    new Thread(){
        public void run() {
            test.insert(Thread.currentThread());
        };
    }.start();
}  
 
public void insert(Thread thread) {
    if(lock.tryLock()) {
        try {
            System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
            for(int i=0;i<5;i++) {
                arrayList.add(i);
            }
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
        }finally {
            System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
            lock.unlock();
        }
    } else {
        System.out.println(thread.getName()+"获取锁失败");
    }
}

}
　　输出结果：

View Code
　　例子3，lockInterruptibly()响应中断的使用方法：

public class Test {
private Lock lock = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) {
Test test = new Test();
MyThread thread1 = new MyThread(test);
MyThread thread2 = new MyThread(test);
thread1.start();
thread2.start();

    try {
        Thread.sleep(2000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    thread2.interrupt();
}  
 
public void insert(Thread thread) throws InterruptedException{
    lock.lockInterruptibly();   //注意，如果需要正确中断等待锁的线程，必须将获取锁放在外面，然后将InterruptedException抛出
    try {  
        System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for(    ;     ;) {
            if(System.currentTimeMillis() - startTime >= Integer.MAX_VALUE)
                break;
            //插入数据
        }
    }
    finally {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行finally");
        lock.unlock();
        System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
    }  
}

}

class MyThread extends Thread {
private Test test = null;
public MyThread(Test test) {
this.test = test;
}
@Override
public void run() {

    try {
        test.insert(Thread.currentThread());
    } catch (InterruptedException e) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"被中断");
    }
}

}
　　运行之后，发现thread2能够被正确中断。

3.ReadWriteLock

ReadWriteLock也是一个接口，在它里面只定义了两个方法：

public interface ReadWriteLock {
/**
* Returns the lock used for reading.
*
* @return the lock used for reading.
*/
Lock readLock();

/**
 * Returns the lock used for writing.
 *
 * @return the lock used for writing.
 */
Lock writeLock();

}
　　一个用来获取读锁，一个用来获取写锁。也就是说将文件的读写操作分开，分成2个锁来分配给线程，从而使得多个线程可以同时进行读操作。下面的ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。

4.ReentrantReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock里面提供了很多丰富的方法，不过最主要的有两个方法：readLock()和writeLock()用来获取读锁和写锁。

下面通过几个例子来看一下ReentrantReadWriteLock具体用法。

假如有多个线程要同时进行读操作的话，先看一下synchronized达到的效果：

public class Test {
private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();

public static void main(String[] args)  {
    final Test test = new Test();
     
    new Thread(){
        public void run() {
            test.get(Thread.currentThread());
        };
    }.start();
     
    new Thread(){
        public void run() {
            test.get(Thread.currentThread());
        };
    }.start();
     
}  
 
public synchronized void get(Thread thread) {
    long start = System.currentTimeMillis();
    while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
        System.out.println(thread.getName()+"正在进行读操作");
    }
    System.out.println(thread.getName()+"读操作完毕");
}

}
　　这段程序的输出结果会是，直到thread1执行完读操作之后，才会打印thread2执行读操作的信息。

View Code
　　而改成用读写锁的话：

public class Test {
private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();

public static void main(String[] args)  {
    final Test test = new Test();
     
    new Thread(){
        public void run() {
            test.get(Thread.currentThread());
        };
    }.start();
     
    new Thread(){
        public void run() {
            test.get(Thread.currentThread());
        };
    }.start();
     
}  
 
public void get(Thread thread) {
    rwl.readLock().lock();
    try {
        long start = System.currentTimeMillis();
         
        while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
            System.out.println(thread.getName()+"正在进行读操作");
        }
        System.out.println(thread.getName()+"读操作完毕");
    } finally {
        rwl.readLock().unlock();
    }
}

}

说明thread1和thread2在同时进行读操作。

这样就大大提升了读操作的效率。

不过要注意的是，如果有一个线程已经占用了读锁，则此时其他线程如果要申请写锁，则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。

如果有一个线程已经占用了写锁，则此时其他线程如果申请写锁或者读锁，则申请的线程会一直等待释放写锁。