Java同步锁——lock与synchronized 的区别【转】

在网上看来很多关于同步锁的博文，记录下来方便以后阅读

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：

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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：

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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：

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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：

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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

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public class Test {     private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();     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？

　　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。

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public class Test {     private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();     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

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public class Test {     private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();     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：

　　例子3，lockInterruptibly()响应中断的使用方法：

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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：

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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：

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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。

　　而改成用读写锁的话：

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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();         }     } }

　　此时打印的结果为：

　　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。

　　关于ReentrantReadWriteLock类中的其他方法感兴趣的朋友可以自行查阅API文档。