关于synchronized:详解synchronized与Lock的区别与使用

47次阅读

共计 7604 个字符,预计需要花费 20 分钟才能阅读完成。

技术点:

1、线程与过程:

在开始之前先把过程与线程进行辨别一下,一个程序起码须要一个过程,而一个过程起码须要一个线程。关系是线程–> 过程–> 程序的大抵组成构造。所以线程是程序执行流的最小单位,而过程是零碎进行资源分配和调度的一个独立单位。以下咱们所有探讨的都是建设在线程根底之上。

2、Thread 的几个重要办法:

咱们先理解一下 Thread 的几个重要办法。a、start()办法,调用该办法开始执行该线程;b、stop()办法,调用该办法强制完结该线程执行;c、join 办法,调用该办法期待该线程完结。d、sleep()办法,调用该办法该线程进入期待。e、run()办法,调用该办法间接执行线程的 run()办法,然而线程调用 start()办法时也会运行 run()办法,区别就是一个是由线程调度运行 run()办法,一个是间接调用了线程中的 run()办法!!

看到这里,可能有些人就会问啦,那 wait()和 notify()呢?要留神,其实 wait()与 notify()办法是 Object 的办法,不是 Thread 的办法!!同时,wait()与 notify()会配合应用,别离示意线程挂起和线程复原。

这里还有一个很常见的问题,顺带提一下:wait()与 sleep()的区别,简略来说 wait()会开释对象锁而 sleep()不会开释对象锁。这些问题有很多的材料,不再赘述。

3、线程状态:

线程总共有 5 大状态,通过下面第二个知识点的介绍,了解起来就简略了。

新建状态:新建线程对象,并没有调用 start()办法之前

就绪状态:调用 start()办法之后线程就进入就绪状态,然而并不是说只有调用 start()办法线程就马上变为以后线程,在变为以后线程之前都是为就绪状态。值得一提的是,线程在睡眠和挂起中复原的时候也会进入就绪状态哦。

运行状态:线程被设置为以后线程,开始执行 run()办法。就是线程进入运行状态

阻塞状态:线程被暂停,比如说调用 sleep()办法后线程就进入阻塞状态

死亡状态:线程执行完结

4、锁类型

可重入锁:在执行对象中所有同步办法不必再次取得锁

可中断锁:在期待获取锁过程中可中断

偏心锁:按期待获取锁的线程的等待时间进行获取,等待时间长的具备优先获取锁权力

读写锁:对资源读取和写入的时候拆分为 2 局部解决,读的时候能够多线程一起读,写的时候必须同步地写

synchronized 与 Lock 的区别

1、我把两者的区别分类到了一个表中,不便大家比照:

类别 synchronized Lock
存在档次 Java 的关键字,在 jvm 层面上 是一个类
锁的开释 1、以获取锁的线程执行完同步代码,开释锁 2、线程执行产生异样,jvm 会让线程开释锁 在 finally 中必须开释锁,不然容易造成线程死锁
锁的获取 假如 A 线程取得锁,B 线程期待。如果 A 线程阻塞,B 线程会始终期待 分状况而定,Lock 有多个锁获取的形式,具体上面会说道,大抵就是能够尝试取得锁,线程能够不必始终期待
锁状态 无奈判断 能够判断
锁类型 可重入 不可中断 非偏心 可重入 可判断 可偏心(两者皆可)
性能 大量同步 大量同步
或者,看到这里还对 LOCK 所知甚少,那么接下来,咱们进入 LOCK 的深刻学习。

Lock 具体介绍与 Demo

以下是 Lock 接口的源码,笔者修剪之后的后果:

public interface Lock {

    /**
     * Acquires the lock.
     */
    void lock();

    /**
     * Acquires the lock unless the current thread is
     * {@linkplain Thread#interrupt interrupted}.
     */
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;

    /**
     * Acquires the lock only if it is free at the time of invocation.
     */
    boolean tryLock();

    /**
     * Acquires the lock if it is free within the given waiting time and the
     * current thread has not been {@linkplain Thread#interrupt interrupted}.
     */
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

    /**
     * Releases the lock.
     */
    void unlock();}

从 Lock 接口中咱们能够看到次要有个办法,这些办法的性能从正文中能够看出:
lock():获取锁,如果锁被暂用则始终期待

unlock(): 开释锁

tryLock(): 留神返回类型是 boolean,如果获取锁的时候锁被占用就返回 false,否则返回 true

tryLock(long time, TimeUnit unit):比起 tryLock()就是给了一个工夫期限,保障期待参数工夫

lockInterruptibly():用该锁的取得形式,如果线程在获取锁的阶段进入了期待,那么能够中断此线程,先去做别的事

通过 以上的解释,大抵能够解释在上个局部中“锁类型(lockInterruptibly())”,“锁状态(tryLock())”等问题,还有就是后面子所获取的过程我所写的“大抵就是能够尝试取得锁,线程能够不会始终期待”用了“能够”的起因。

上面是 Lock 个别应用的例子,留神 ReentrantLock 是 Lock 接口的实现。

package com.brickworkers;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockTest {private Lock lock = new ReentrantLock();

    // 须要参加同步的办法
    private void method(Thread thread){lock.lock();
        try {System.out.println("线程名"+thread.getName() + "取得了锁");
        }catch(Exception e){e.printStackTrace();
        } finally {System.out.println("线程名"+thread.getName() + "开释了锁");
            lock.unlock();}
    }
    
    public static void main(String[] args) {LockTest lockTest = new LockTest();
        
        // 线程 1
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            
            @Override
            public void run() {lockTest.method(Thread.currentThread());
            }
        }, "t1");
        
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            
            @Override
            public void run() {lockTest.method(Thread.currentThread());
            }
        }, "t2");
        
        t1.start();
        t2.start();}
}
// 执行状况:线程名 t1 取得了锁
//         线程名 t1 开释了锁
//         线程名 t2 取得了锁
//         线程名 t2 开释了锁

tryLock():

package com.brickworkers;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockTest {private Lock lock = new ReentrantLock();

    // 须要参加同步的办法
    private void method(Thread thread){/*        lock.lock();
        try {System.out.println("线程名"+thread.getName() + "取得了锁");
        }catch(Exception e){e.printStackTrace();
        } finally {System.out.println("线程名"+thread.getName() + "开释了锁");
            lock.unlock();}*/
        
        
        if(lock.tryLock()){
            try {System.out.println("线程名"+thread.getName() + "取得了锁");
            }catch(Exception e){e.printStackTrace();
            } finally {System.out.println("线程名"+thread.getName() + "开释了锁");
                lock.unlock();}
        }else{System.out.println("我是"+Thread.currentThread().getName()+"有人占着锁,我就不要啦");
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {LockTest lockTest = new LockTest();
        
        // 线程 1
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            
            @Override
            public void run() {lockTest.method(Thread.currentThread());
            }
        }, "t1");
        
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            
            @Override
            public void run() {lockTest.method(Thread.currentThread());
            }
        }, "t2");
        
        t1.start();
        t2.start();}
}

// 执行后果:线程名 t2 取得了锁
//         我是 t1 有人占着锁,我就不要啦
//         线程名 t2 开释了锁

看到这里置信大家也都会应用如何应用 Lock 了吧,对于 tryLock(long time, TimeUnit unit)和 lockInterruptibly()不再赘述。前者次要存在一个等待时间,在测试代码中写入一个等待时间,后者次要是期待中断,会抛出一个中断异样,罕用度不高,喜爱探索能够本人深入研究。
后面比拟重提到“偏心锁”,在这里能够提一下 ReentrantLock 对于均衡锁的定义,在源码中有这么两段:

/**
     * Sync object for non-fair locks
     */
    static final class NonfairSync extends Sync {
        private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;

        /**
         * Performs lock.  Try immediate barge, backing up to normal
         * acquire on failure.
         */
        final void lock() {if (compareAndSetState(0, 1))
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            else
                acquire(1);
        }

        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {return nonfairTryAcquire(acquires);
        }
    }

    /**
     * Sync object for fair locks
     */
    static final class FairSync extends Sync {
        private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;

        final void lock() {acquire(1);
        }

        /**
         * Fair version of tryAcquire.  Don't grant access unless
         * recursive call or no waiters or is first.
         */
        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) {if (!hasQueuedPredecessors() &&
                    compareAndSetState(0, acquires)) {setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0)
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }
    }

从以上源码能够看出在 Lock 中能够本人管制锁是否偏心,而且,默认的是非偏心锁,以下是 ReentrantLock 的构造函数:

 public ReentrantLock() {sync = new NonfairSync();// 默认非偏心锁
    }

尾记录:

笔者程度个别,不过此博客在引言中的目标已全副达到。这只是笔者在学习过程中的总结与概括,如存在不正确的,欢送大家批评指出。

延长学习:对于 LOCK 底层的实现,大家能够参考:
点击 Lock 底层介绍博客

两种同步形式性能测试,大家能够参考:
点击查看两种同步形式性能测试博客

博主 18 年 3 月新增:

回来看本人博客。发现货色论述的不够残缺。这里在做补充,因为这篇博客拜访较大,所以为了不误导大家,尽量介绍给大家正确的表述:
1、两种锁的底层实现形式:
synchronized:咱们晓得 java 是用字节码指令来控制程序(这里不包含热点代码编译成机器码)。在字节指令中,存在有 synchronized 所蕴含的代码块,那么会造成 2 段流程的执行。

咱们点击查看 SyncDemo.java 的源码 SyncDemo.class,能够看到如下:


如上就是这段代码段字节码指令,没你想的那么难吧。言归正传,咱们能够清晰段看到,其实 synchronized 映射成字节码指令就是减少来两个指令:monitorenter 和 monitorexit。当一条线程进行执行的遇到 monitorenter 指令的时候,它会去尝试取得锁,如果取得锁那么锁计数 +1(为什么会加一呢,因为它是一个可重入锁,所以须要用这个锁计数判断锁的状况),如果没有取得锁,那么阻塞。当它遇到 monitorexit 的时候,锁计数器 -1,当计数器为 0,那么就开释锁。

那么有的敌人看到这里就纳闷了,那图上有 2 个 monitorexit 呀?马上答复这个问题:下面我以前写的文章也有表述过,synchronized 锁开释有两种机制,一种就是执行完开释;另外一种就是发送异样,虚拟机开释。图中第二个 monitorexit 就是产生异样时执行的流程,这就是我结尾说的“会有 2 个流程存在“。而且,从图中咱们也能够看到在第 13 行,有一个 goto 指令,也就是说如果失常运行完结会跳转到 19 行执行。

这下,你对 synchronized 是不是理解的很清晰了呢。接下来咱们再聊一聊 Lock。

Lock:Lock 实现和 synchronized 不一样,后者是一种乐观锁,它胆子很小,它很怕有人和它抢吃的,所以它每次吃货色前都把本人关起来。而 Lock 呢底层其实是 CAS 乐观锁的体现,它无所谓,他人抢了它吃的,它从新去拿吃的就好啦,所以它很乐观。具体底层怎么实现,博主不在细述,有机会的话,我会对 concurrent 包上面的机制好好和大家说说,如果面试问起,你就说底层次要靠 volatile 和 CAS 操作实现的。

当初,才是我真正想在这篇博文前面加的,我要说的是:尽可能去应用 synchronized 而不要去应用 LOCK

什么概念呢?我和大家打个比方:你叫 jdk,你生了一个孩子叫 synchronized,起初呢,你领养了一个孩子叫 LOCK。起初,LOCK 刚来到新家的时候,它很乖,很懂事,各个方面都体现的比 synchronized 好。你很开心,然而你内心深处又有一点淡淡的难过,你不心愿你本人亲生的孩子居然还不如一个领养的孩子灵巧。这个时候,你对亲生的孩子教育更加粗浅了,你想证实,你的亲生孩子 synchronized 并不会比领养的孩子 LOCK 差。(博主只是打个比方)

那如何教育呢?
在 jdk1.6~jdk1.7 的时候,也就是 synchronized16、7 岁的时候,你作为爸爸,你给他优化了,具体优化在哪里呢:

1、线程自旋和适应性自旋
咱们晓得,java’线程其实是映射在内核之上的,线程的挂起和复原会极大的影响开销。并且 jdk 官网人员发现,很多线程在期待锁的时候,在很短的一段时间就取得了锁,所以它们在线程期待的时候,并不需要把线程挂起,而是让他无目标的循环,个别设置 10 次。这样就防止了线程切换的开销,极大的晋升了性能。
而适应性自旋,是赋予了自旋一种学习能力,它并不固定自旋 10 次一下。他能够依据它后面线程的自旋状况,从而调整它的自旋,甚至是不通过自旋而间接挂起。

2、锁打消
什么叫锁打消呢?就是把不必要的同步在编译阶段进行移除。
那么有的小伙伴又迷糊了,我本人写的代码我会不晓得这里要不要加锁?我加了锁就是示意这边会有同步呀?
并不是这样,这里所说的锁打消并不一定指代是你写的代码的锁打消,我打一个比如:
在 jdk1.5 以前,咱们的 String 字符串拼接操作其实底层是 StringBuffer 来实现的(这个大家能够用我后面介绍的办法,写一个简略的 demo,而后查看 class 文件中的字节码指令就分明了),而在 jdk1.5 之后,那么是用 StringBuilder 来拼接的。咱们思考后面的状况,比方如下代码:

String str1="qwe";
String str2="asd";
String str3=str1+str2;

底层实现会变成这样:

StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append("qwe");
sb.append("asd");

咱们晓得,StringBuffer 是一个线程平安的类,也就是说两个 append 办法都会同步,通过指针逃逸剖析(就是变量不会外泄),咱们发现在这段代码并不存在线程平安问题,这个时候就会把这个同步锁打消。

3、锁粗化
在用 synchronized 的时候,咱们都考究为了防止大开销,尽量同步代码块要小。那么为什么还要加粗呢?
咱们持续以下面的字符串拼接为例,咱们晓得在这一段代码中,每一个 append 都须要同步一次,那么我能够把锁粗化到第一个 append 和最初一个 append(这里不要去纠结后面的锁打消,我只是打个比方)

4、轻量级锁

5、偏差锁

正文完
 0