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Java 多线程加锁的方式总结及对比

Java 多线程加锁的方式总结及对比

作者: 小螺丝钉cici | 来源:发表于2018-07-25 15:47 被阅读0次

    参考博文:https://blog.csdn.net/u010842515/article/details/67634813

    一.Java多线程实现加锁的两种方式:

    1. synchronized关键字(实际上是悲观锁的思想)
    2. Java.util.concurrent包中的lock接口和ReentrantLock实现类

    二.synchronized关键字加锁的缺陷:
    一段代码块被synchronized修饰了,一个线程获取了对应的锁,并执行该代码块是,其他线程只能一支等待获取锁的线程释放锁。但这里获取锁的线程释放锁,只有两种情况:
    1.获取锁的线程执行完了代码块,然后释放对锁的占用。
    2.线程执行发生异常,JVM会自动让线程释放锁。

    因此就需要有一种机制可以不让等待的线程一直无期限地等待下去(比如只等待一定的时间或者能够响应中断),通过Lock就可以办到。
    再举个例子: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。

    对比:
     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。

    三.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;(I/O和Synchronized都能相应中断,即不需要处理interruptionException异常)
      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。

    四. 锁的种类介绍:
      1.可重入锁
     如果锁具备可重入性,则称作为可重入锁。像synchronized和ReentrantLock都是可重入锁,可重入性在我看来实际上表明了锁的分配机制:基于线程的分配,而不是基于方法调用的分配。举个简单的例子,当一个线程执行到某个synchronized方法时,比如说method1,而在method1中会调用另外一个synchronized方法method2,此时线程不必重新去申请锁,而是可以直接执行方法method2。


    image.png

     上述代码中的两个方法method1和method2都用synchronized修饰了,假如某一时刻,线程A执行到了method1,此时线程A获取了这个对象的锁,而由于method2也是synchronized方法,假如synchronized不具备可重入性,此时线程A需要重新申请锁。但是这就会造成一个问题,因为线程A已经持有了该对象的锁,而又在申请获取该对象的锁,这样就会线程A一直等待永远不会获取到的锁。
    而由于synchronized和Lock都具备可重入性,所以不会发生上述现象。

    2.可中断锁:可以相应中断的锁。
      在Java中,synchronized就不是可中断锁,而Lock是可中断锁。
      如果某一线程A正在执行锁中的代码,另一线程B正在等待获取该锁,可能由于等待时间过长,线程B不想等待了,想先处理其他事情,我们可以让它中断自己或者在别的线程中中断它,这种就是可中断锁。
      在前面演示lockInterruptibly()的用法时已经体现了Lock的可中断性。

    3.公平锁
      公平锁即尽量以请求锁的顺序来获取锁。比如同是有多个线程在等待一个锁,当这个锁被释放时,等待时间最久的线程(最先请求的线程)会获得该所,这种就是公平锁。
      非公平锁即无法保证锁的获取是按照请求锁的顺序进行的。这样就可能导致某个或者一些线程永远获取不到锁。
      在Java中,synchronized就是非公平锁,它无法保证等待的线程获取锁的顺序。
      而对于ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock,它默认情况下是非公平锁,但是可以设置为公平锁。

    看一下这2个类的源代码就清楚了:


    image.png

     在ReentrantLock中定义了2个静态内部类,一个是NotFairSync,一个是FairSync,分别用来实现非公平锁和公平锁。
      我们可以在创建ReentrantLock对象时,通过以下方式来设置锁的公平性:
    ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
    如果参数为true表示为公平锁,为fasle为非公平锁。默认情况下,如果使用无参构造器,则是非公平锁。
     另外在ReentrantLock类中定义了很多方法,比如:
      isFair() //判断锁是否是公平锁
      isLocked() //判断锁是否被任何线程获取了
      isHeldByCurrentThread() //判断锁是否被当前线程获取了
      hasQueuedThreads() //判断是否有线程在等待该锁
      在ReentrantReadWriteLock中也有类似的方法,同样也可以设置为公平锁和非公平锁。不过要记住,ReentrantReadWriteLock并未实现Lock接口,它实现的是ReadWriteLock接口。

    4.读写锁
      读写锁将对一个资源(比如文件)的访问分成了2个锁,一个读锁和一个写锁。
      正因为有了读写锁,才使得多个线程之间的读操作不会发生冲突。
    ReadWriteLock就是读写锁,是接口,ReentrantReadWriteLock实现了这个接口。
      可以通过readLock()获取读锁,通过writeLock()获取写锁。

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