java lock和synchronized

流过昼夜 提交于 2021-02-03 09:05:44

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synchronized的缺陷

一个代码块被synchronized修饰只有两种情况会释放锁

  • 获取锁的线程执行完了该代码块,然后线程释放对锁的占有;
  • 线程发生异常,此时JVM会让线程自动释放锁

所以会产生以下的问题

  • 那么如果这个获取锁的线程由于要等待IO或者其他原因(比如调用sleep方法)被阻塞了,但是又没有释放锁,其他线程便只能干巴巴地等待。没有超时中断的机制
  • 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。需要一种锁可以区分读写操作

 总结一下,也就是说Lock提供了比synchronized更多的功能。但是要注意以下几点:

  1)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,通过这个类可以实现同步访问;

       2)lock可以知道线程有没有成功获取锁,这个是synchronized无法办到的

  3)Lock和synchronized有一点非常大的不同,采用synchronized不需要用户去手动释放锁,当synchronized方法或者synchronized代码块执行完之后,系统会自动让线程释放对锁的占用;而Lock则必须要用户去手动释放锁,如果没有主动释放锁,就有可能导致出现死锁现象。

对于synchronized方法或者synchronized代码块,当出现异常时,JVM会自动释放当前线程占用的锁,因此不会由于异常导致出现死锁现象。

lock接口的说明

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:

1 public interface Lock {
2     void lock();
3     void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
4     boolean tryLock();
5     boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
6     void unlock();
7     Condition newCondition();
8 }

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。

首先lock()方法是平常使用得最多的一个方法,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,防止死锁的发生

1 Lock lock = ...;
2 lock.lock();
3 try{
4     //处理任务
5 }catch(Exception ex){
6      
7 }finally{
8     lock.unlock();   //释放锁
9 }

 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。

 1 Lock lock = ...;
 2 if(lock.tryLock()) {
 3      try{
 4          //处理任务
 5      }catch(Exception ex){
 6          
 7      }finally{
 8          lock.unlock();   //释放锁
 9      } 
10 }else {
11     //如果不能获取锁,则直接做其他事情
12 }

   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:

1 public void method() throws InterruptedException {
2     lock.lockInterruptibly();
3     try {  
4      //.....
5     }
6     finally {
7         lock.unlock();
8     }  
9 }

  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。

ReentrantLock

ReentrantLock是唯一实现了Lock接口的类,并且ReentrantLock提供了更多的方法。  

 lockInterruptibly()响应中断的使用方法:

 1 public class Test {
 2     private Lock lock = new ReentrantLock();   
 3     public static void main(String[] args)  {
 4         Test test = new Test();
 5         MyThread thread1 = new MyThread(test);
 6         MyThread thread2 = new MyThread(test);
 7         thread1.start();
 8         thread2.start();
 9          
10         try {
11             Thread.sleep(2000);
12         } catch (InterruptedException e) {
13             e.printStackTrace();
14         }
15         thread2.interrupt();
16     }  
17      
18     public void insert(Thread thread) throws InterruptedException{
19         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
20         try {  
21             System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
22             long startTime = System.currentTimeMillis();
23             for(    ;     ;) {
24                 if(System.currentTimeMillis() - startTime >= Integer.MAX_VALUE)
25                     break;
26                 //插入数据
27             }
28         }
29         finally {
30             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行finally");
31             lock.unlock();
32             System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
33         }  
34     }
35 }
36  
37 class MyThread extends Thread {
38     private Test test = null;
39     public MyThread(Test test) {
40         this.test = test;
41     }
42     @Override
43     public void run() {
44          
45         try {
46             test.insert(Thread.currentThread());
47         } catch (InterruptedException e) {
48             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"被中断");
49         }
50     }
51 }
View Code

ReadWriteLock

ReadWriteLock也是一个接口,在它里面只定义了两个方法:

 1 public interface ReadWriteLock {
 2     /**
 3      * Returns the lock used for reading.
 4      *
 5      * @return the lock used for reading.
 6      */
 7     Lock readLock();
 8  
 9     /**
10      * Returns the lock used for writing.
11      *
12      * @return the lock used for writing.
13      */
14     Lock writeLock();
15 }

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。

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。

 1 public class Test {
 2     private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
 3      
 4     public static void main(String[] args)  {
 5         final Test test = new Test();
 6          
 7         new Thread(){
 8             public void run() {
 9                 test.get(Thread.currentThread());
10             };
11         }.start();
12          
13         new Thread(){
14             public void run() {
15                 test.get(Thread.currentThread());
16             };
17         }.start();
18          
19     }  
20      
21     public void get(Thread thread) {
22         rwl.readLock().lock();
23         try {
24             long start = System.currentTimeMillis();
25              
26             while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
27                 System.out.println(thread.getName()+"正在进行读操作");
28             }
29             System.out.println(thread.getName()+"读操作完毕");
30         } finally {
31             rwl.readLock().unlock();
32         }
33     }
34 }
View Code

Lock和synchronized的选择

  总结来说,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;

  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,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。

ReentrantLock 原理分析https://www.jianshu.com/p/9e6e84f15b95?utm_campaign=maleskine&utm_content=note&utm_medium=seo_notes&utm_source=recommendation

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