synchronized和lock比对

最新推荐文章于 2024-09-20 10:07:33 发布

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本文深入探讨Java中的Lock接口，包括其获取锁的多种方式、读锁和写锁的区别及应用场景，对比synchronized关键字，强调Lock的灵活性和优势。

前言：在上面的博客说了synchronized的一些用法，下面我们再来看看lock，这个出现频率也是非常高的一个。

1：获取Lock锁的几种方式

前面说了synchronized有锁对象和锁类对象，当某个线程获取锁其他线程必须等待执行完毕才可继续进行，比如线程A先获取锁，但是出现异常导致的后果就是线程B无法获取锁，会出现死锁的情况（http://www.cnblogs.com/LipeiNet/p/6475851.html），那么我们一起看看Lock是如何解决的。lock有4种方式来获取锁

1：lock.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。此种模式和synchronized一样但是不会出现死锁

public class Lock1 {
    static int value = 0;
    static Lock lock = new ReentrantLock();

    static class Task1 implements Runnable {
        public void run() {
            System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "开始执行");
            lock.lock();
            try {
                for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                    value++;
                }
                System.out.println(value);
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }
    static class Task2 implements Runnable {
        public void run() {
            System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "开始执行");
            lock.lock();
            try {
                for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                    value++;
                }
                System.out.println(value);
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service= Executors.newCachedThreadPool();
        service.execute(new Task1());
        service.execute(new Task2());
        service.shutdown();
    }
}

输出结果很明显其中一个value是1000000，一个是2000000，效果和synchronized是一样的。但是如果我们去掉lock以后的结果呢，很明显会错，如下图这样

为啥会出现这样情况呢，是由于cpu速度极快，每次处理完毕之后并没有立即把数值放入Java内存中，而是放在写缓存区，然后由写缓存区同步到Java内存中，这样一样，如果线程1计算结果是2，但是还是到内存中，导致线程2以为value值还是1所以会重复计算，还有从结果我们也可以看出value值并不是100000说明2个线程是同步执行的。

2：lock.tryLock();

这个方法和synchronized有所不同，synchronized和lock都会等待直到获取锁。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；当然我们可以利用while循环一直等待，直到获取锁然后进行。代码如下

public class Lock2 {
    public static void main(String[] args) {
        final Lock lock = new ReentrantLock();
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                String tName = Thread.currentThread().getName();
                while (!lock.tryLock()) {
                    try {
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("等待获取锁");
                }
                try {
                    for (int i = 0; i < 5; i++) {
                        System.out.println(tName + ":" + i);
                    }
                    Thread.sleep(5000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                String tName = Thread.currentThread().getName();
                while (!lock.tryLock()) {
                    try {
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("等待获取锁");
                }
                try {
                    for (int i = 0; i < 5; i++) {
                        System.out.println(tName + ":" + i);
                    }

                } catch (Exception e) {
                    System.out.println(tName + "出错了！！！");
                } finally {
                    System.out.println(tName + "释放锁！！");
                    lock.unlock();
                }
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

3：lock.trylock(long time, 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；unit是time的时间单位比如TimeUnit.SECONDS就是表示秒

4：lock.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。也就是说如何线程没有被中断和lock.lock()的作用一样。但是如何线程被中断了，那么此时这个线程不会有任何的响应，想象这么一个场景，线程A和线程B同时执行任务，但是必须等待线程B先执行，但是执行过程中突然线程A突然被中断，那么这个时候就可能出现死锁，哪怕是在finally中加入unlock，这个时候我们就要采用lockInterruptibly()了。代码如下

public class Lock3 {
    public static void main(String[] args) {
        final Lock lock = new ReentrantLock();
        final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                    System.out.println("等待被中断");
                    lock.lockInterruptibly();
                } catch (InterruptedException e) {
                    System.out.println("我被中断了");
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                lock.lock();
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
                } catch (InterruptedException e) {

                }
                thread1.interrupt();
                System.out.println("线程1已经被中断");
            }
        });
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

2：读锁和写锁

在开发中我们最好的愿望就是写的时候加锁，但是读的时候不加锁这样会大大的提升效率，但是采用synchronized却无法满足我们的要求，如果在读的方法面前加锁那么所有的读都需要等待，如果不加锁的话那么如果现在A，B2个线程读取，C线程写入可能导致的后果就是A，B2个线程取得数据不一致，明明同一种业务场景但是获取值却不同。好了lock的读锁和写锁帮助我们实现这种功能。

public class ReadWriteLockTest {
    private int value = 0;
    ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();

    public void add(int value) {
        Lock writeLock = readWriteLock.writeLock();
        writeLock.lock();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            System.out.println("添加开始时间：" + new Date());
            this.value += value;
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            writeLock.unlock();
        }
    }

    public void getValue() {
        Lock readLock = readWriteLock.readLock();
        readLock.lock();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            System.out.println("获取开始时间：" + new Date());
            System.out.println(value);
        } catch (InterruptedException e) {

        } finally {
            readLock.unlock();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        final ReadWriteLockTest readWriteLockTest = new ReadWriteLockTest();
        Runnable task1 = new Runnable() {
            public void run() {
                readWriteLockTest.add(100);
            }
        };
        Runnable task2 = new Runnable() {
            public void run() {
                readWriteLockTest.getValue();
            }
        };
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i=0;i<2;i++){
            service.execute(task1);
        }
        for (int i=0;i<2;i++){
            service.execute(task2);
        }
        for (int i=0;i<2;i++){
            service.execute(task1);
        }
        service.shutdown();
    }
}