• java中synchronized与Lock的异同


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    前言

    synchronized和Lock通过互斥保障原子性,能够保护共享数据以实现线程安全,其作用包括保障原子性、可见性、有序性

    常见问题

    在平时聊天或者面试过程中,可能会被问到,既然已经有了synchronized了,为什么JSR166小组花这么多时间来开发j.u.c的Lock框架呢,换句话说就是内部锁和显示锁之前有什么区别?

    分析

    synchronized(内部锁)

    java平台中的任何一个对象都有唯一一个与之关联的锁,这种锁称为监视器(Monitor)或者内部锁(Intrinsic Lock),内部锁是通过synchronized关键字实现的,可以用来修饰方法(同步方法、静态方法)、代码块(临界区)

    Lock(显示锁)

    JDK1.5开始引入的排他锁,默认实现是ReetrantLock,作为一种线程同步机制,其拥有和synchronized相同的语义,并且还提供了一些synchronized不具备的特性

    差异

    从本质上来讲

    synchronized是在JVM层面实现的,

    ReetrantLock是java API层面实现的排它锁,系统无法自动释放锁,需要在代码中的finally子句中显示释放,否则会出现锁泄漏

    从安全上来讲

    内部锁在退出临界出时,会自动释放锁,不会导致锁泄漏

    外部锁如果未主动释放锁或者释放代码在finally子句中,容易导致锁泄漏

    从使用上来讲

    synchronized可以修饰方法,修饰代码块,但是内部锁的申请与释放只能在一个方法内进行,因为代码无法跨方法

    Lock,只能修饰代码块,但是它可以发挥面向对象编程的灵活性,显示锁的申请在一个方法,在另一个方法里释放锁

    在锁的调度方面

    内部锁公平锁,显示锁即支持非公平也支持公平锁

    在问题定位方面

    线程转储可能无法包含显示锁的相关信息,从而导致问题定位困难。比如果在JDK1.5下线程转储中会包含内部锁的相关信息,不包含显示锁的信息

    从性能方面方面

    等待同一把内部锁的线程,都在同一个等待队列中,等待系统调度,而ReentrantLock锁,可以通过Condition条件变量,实现分组等待的效果,所以性能表现上更好一些

    从其它特性方面

    当一个线程在等待获取一个锁时,因为线程活性故障导致其永远无法获取得锁时,使用内部锁的线程会一直傻傻的等待一个无法获得的锁,换句话说,内部锁缺少可中断的特性,

    显示锁它拥有与内部锁相同的并发性和内存主义,但是添加了轮询锁定时锁等候可中断锁等候一些新特性,使其在激烈争用情况下表现出更好的性能,因为当多线程访问共享资源时,JVM可以将更多的时间用于执行线程上,而不是浪费时间在线程调度上。

    • 轮询锁意味着,ReentrantLock支持公平锁,可以通过轮询的方式依次获取锁
    • 定时锁等候意味着,线程在N长时间之内无法获取到锁,就会返回false ,表示获取锁失败,tryLock方法,不会像内部锁一样痴痴的等待一个没有结果的未来
    • 可中断锁等待,意味着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。

    如何选择

    如果你使用的是JDK1.5的话,在争用不高的时候可以使用内部锁,在争用高的情况下,建议使用显示锁

    如果你使用的是JDK1.5+的版本,随着对内部锁的优化(锁消除、锁粗化、偏向锁、自适应锁),两都之间的性能差异已经缩小了很多,如果后期内部锁的这些优化可以应用到显示锁的话,那性能可能就会有很大差距了。

    总体上来说,在资源竞争不激烈的情形下,性能稍微比synchronized差点点。但是资源竞争非常激烈的时候,synchronized的性能会下降很多,而ReentrantLock的性能表现仍然比较稳定。

    结束语

    在工作中,为了保证线程安全我们不一定要使用锁,可以使用一些轻量级的同步工具或者无锁的框架和工具,来提升应用的性能。

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