Synchronize 和 Lock (ReentrantLock)的区别

小小梦里花007

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分类专栏：基本概念类文章标签： java 算法

于 2021-09-09 17:46:13 首次发布

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ReentrantReadWriteLock 的应用

synchronized 和 Lock 的比较

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（java.util.concurrent(并发的).locks包），通过这个类可以实现同步访问；

Lock存在的意义

Lock是synchronized的升级：

情景一：

一个代码块被synchronized修饰了，当一个线程获取了对应的锁，在其没执行完前，其他线程只能等待；若占有锁的线程因为等待IO或者其他原因（比如调用sleep方法）被阻塞了，一直不释放锁，那么其他线程搞不好会无限等待；

破局：Lock可以通过手动调用代码实现：只等待一定的时间 tryLock() 或者能够响应中断lockInterruptibly();

注意：synchronized 阻塞不会释放锁，但因为异常会释放锁；

Lock是一个接口，ReentrantLock是唯一实现了Lock接口的类，是一个可重入且独占式的锁；ReentrantLock 里面有一个内部类 Sync，Sync 继承AQS（AbstractQueuedSynchronizer）；ReentrantLock 的底层就是由 AQS 来实现的；

package java.util.concurrent.locks;

public interface Lock {

    /**
     * 用来获取锁。如果锁已被其他线程获取，则进行等待
     */
    void lock();

    /**
     * 当通过这个方法去获取锁时，如果线程正在等待获取锁，则这个线程能够中断线程的等待状态
     */
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;

    /**
     * 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。
     */
    boolean tryLock();

    /**
     * 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;
     * 此方法来确保线程只等待一定的时间，如果它没有获得对象的锁定，它只是记录和退出；
     */
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

  
    void unlock();

    Condition newCondition();

}

情景二：

采用synchronized实现同步，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，其他线程读操作只能等待无法进行读操作。

破局：Lock可以通过 ReentrantReadWriteLock 的 readLock() 来实现；

对于写操作的需求：一个线程想去写共享资源，就不应该允许其他线程对该资源进行读和写的操作；这个synchronized本身就能满足，Lock在这方面没啥特别的改进？？？

ReadWriteLock也是一个接口，ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口；

ReadWriteLock：线程1读完，线程2才能读；
ReentrantReadWriteLock：多个线程可以同时进行读操作；

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。

package java.util.concurrent(并发的).locks;


public interface ReadWriteLock {
    /**
     * 用来获取读锁
     */
    Lock readLock();
 
    /**
     * 用来获取写锁
     *
     */
    Lock writeLock();
}

`ReentrantReadWriteLock` 在实际项目中使用的并不多，面试中也问的比较少，简单了解即可。JDK 1.8 引入了性能更好的读写锁 `StampedLock；`

Lock的应用编程：

ReentrantLock 的应用

ReentrantReadWriteLock 的应用

`ReentrantLock 比 synchronized`增加了一些高级功能

相比synchronized，ReentrantLock增加了一些高级功能。主要来说主要有三点：

等待可中断 : ReentrantLock提供了一种能够中断等待锁的线程的机制，通过 lock.lockInterruptibly() 来实现这个机制。也就是说正在等待的线程可以选择放弃等待，改为处理其他事情。
可实现公平锁 : ReentrantLock可以指定是公平锁还是非公平锁。而synchronized只能是非公平锁。所谓的公平锁就是先等待的线程先获得锁。ReentrantLock默认情况是非公平的，可以通过 ReentrantLock类的ReentrantLock(boolean fair)构造方法来制定是否是公平的。
可实现选择性通知（锁可以绑定多个条件）: synchronized关键字与wait()和notify()/notifyAll()方法相结合可以实现等待/通知机制。ReentrantLock类当然也可以实现，但是需要借助于Condition接口与newCondition()方法。

synchronized 和 Lock 的比较

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；
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；
通过Lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到。
Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。

锁的相关概念介绍：

1.可重入锁

可重入锁：指的是以线程为单位，当一个线程获取对象锁之后，这个线程可以再次获取本对象上的锁，而其他的线程是不可以的。

synchronized 和 ReentrantLock 都是可重入锁。

可重入锁的意义之一在于防止死锁。

实现原理：通过为每个锁关联一个请求计数器和一个占有它的线程。当计数为0时，认为锁是未被占有的；线程请求一个未被占有的锁时，JVM将记录锁的占有者，并且将请求计数器置为1 ；如果同一个线程再次请求这个锁，计数器将递增；每次占用线程退出同步块，计数器值将递减。直到计数器为0, 锁被释放。