5分鐘搞清楚Synchronized和Lock的概念與區別

前言

并發編程中，鎖是經常需要用到的，今天我們一起來看下Java中的鎖機制：synchronized和lock。

Synchronized 和 Lock的概念

Synchronized 是Java 并發編程中很重要的關鍵字，另外一個很重要的是 volatile。Syncronized 的目的是一次只允許一個線程進入由他修飾的代碼段，從而允許他們進行自我保護。Synchronized 很像生活中的鎖例子，進入由Synchronized 保護的代碼區首先需要獲取 Synchronized 這把鎖，其他線程想要執行必須進行等待。Synchronized 鎖住的代碼區域執行完成后需要把鎖歸還，也就是釋放鎖，這樣才能夠讓其他線程使用。

Lock 是 Java并發編程中很重要的一個接口，它要比 Synchronized 關鍵字更能直譯"鎖"的概念，Lock需要手動加鎖和手動解鎖，一般通過 lock.lock() 方法來進行加鎖， 通過 lock.unlock() 方法進行解鎖。與 Lock 關聯密切的鎖有 ReetrantLock 和 ReadWriteLock。

ReetrantLock 實現了Lock接口，它是一個可重入鎖，內部定義了公平鎖與非公平鎖。

ReadWriteLock 一個用來獲取讀鎖，一個用來獲取寫鎖。也就是說將文件的讀寫操作分開，分成2個鎖來分配給線程，從而使得多個線程可以同時進行讀操作。ReentrantReadWirteLock實現了ReadWirteLock接口，并未實現Lock接口。

Synchronized 和 Lock 的使用

Synchronized 和 Lock 的使用：

下面是 Synchronized 的例子:

在方法上使用 Synchronized

方法聲明時使用，放在范圍操作符之后,返回類型聲明之前。即一次只能有一個線程進入該方法，其他線程要想在此時調用該方法，只能排隊等候。

private?int?number;
public?synchronized?void?numIncrease(){
??number++;
}

在某個代碼段使用 Synchronized

你也可以在某個代碼塊上使用 Synchronized 關鍵字，表示只能有一個線程進入某個代碼段。

public?void?numDecrease(Object?num){
??synchronized?(num){
????number++;
??}
}

使用 Synchronized 鎖住整個對象

synchronized后面括號里是一對象，此時線程獲得的是對象鎖。

public?void?test()?{
??synchronized?(this)?{
????//?...
??}
}

下面是 Lock 的例子：

Lock是一個接口，它主要由下面這幾個方法

public?interface?Lock?{
????void?lock();
????void?lockInterruptibly()?throws?InterruptedException;
????boolean?tryLock();
????boolean?tryLock(long?time,?TimeUnit?unit)?throws?InterruptedException;
????void?unlock();
????Condition?newCondition();
}

對上面 Lock 接口的方法做一個簡單的解釋：

lock(): lock 方法可能是平常使用最多的一個方法，就是用來獲取鎖。如果鎖被其他線程獲取，則進行等待。

如果采用Lock，必須主動去釋放鎖，并且在發生異常時，不會自動釋放鎖。

Lock?lock?=?...;
lock.lock();
try{
????//處理任務
}catch(Exception?ex){
?????
}finally{
????lock.unlock();???//釋放鎖
}

tryLock() ：方法是有返回值的，它表示用來嘗試獲取鎖，如果獲取成功，則返回true，如果獲取失敗（即鎖已被其他線程獲取），則返回false，也就說這個方法無論如何都會立即返回。在拿不到鎖時不會一直在那等待。

tryLock(long time, TimeUnit unit) 方法和tryLock()方法是類似的，只不過區別在于這個方法在拿不到鎖時會等待一定的時間，在時間期限之內如果還拿不到鎖，就返回false。如果如果一開始拿到鎖或者在等待期間內拿到了鎖，則返回true。

Lock?lock?=?...;
if(lock.tryLock())?{
?????try{
?????????//處理任務
?????}catch(Exception?ex){
?????????
?????}finally{
?????????lock.unlock();???//釋放鎖
?????}
}else?{
????//如果不能獲取鎖，則直接做其他事情
}

lockInterruptibly() : 此方法比較特殊，當通過這個方法去獲取鎖時，如果線程正在等待獲取鎖，則這個線程能夠響應中斷，即中斷線程的等待狀態。也就是說，當兩個線程同時通過 lock.lockInterruptibly() 想獲取某個鎖時，假若此時線程A獲取到了鎖，而線程B只有在等待，那么對線程B調用 threadB.interrupt() 方法能夠中斷線程B的等待過程。

由于 lockInterruptibly() 的聲明中拋出了異常，所以 lock.lockInterruptibly() 必須放在try塊中或者在調用lockInterruptibly() 的方法外聲明拋出 InterruptedException。一般形式如下：

public?void?method()?throws?InterruptedException?{
????lock.lockInterruptibly();
????try?{
?????//.....
????}
????finally?{
????????lock.unlock();
????}
}

一般來說，使用Lock必須在try{}catch{}塊中進行，并且將釋放鎖的操作放在finally塊中進行，以保證鎖一定被被釋放，防止死鎖的發生。

注意，當一個線程獲取了鎖之后，是不會被interrupt()方法中斷的。因為本身在前面的文章中講過單獨調用interrupt()方法不能中斷正在運行過程中的線程，只能中斷阻塞過程中的線程。因此當通過lockInterruptibly()方法獲取某個鎖時，如果不能獲取到，只有進行等待的情況下，是可以響應中斷的。而用synchronized修飾的話，當一個線程處于等待某個鎖的狀態，是無法被中斷的，只有一直等待下去。

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Synchronized 和 Lock 的主要區別

Synchronzied 和 Lock 的主要區別如下：

• 存在層面：Syncronized 是Java 中的一個關鍵字，存在于 JVM 層面，Lock 是 Java 中的一個接口

• 鎖的釋放條件：1. 獲取鎖的線程執行完同步代碼后，自動釋放；2. 線程發生異常時，JVM會讓線程釋放鎖；Lock 必須在 finally 關鍵字中釋放鎖，不然容易造成線程死鎖

• 鎖的獲取: 在 Syncronized 中，假設線程 A 獲得鎖，B 線程等待。如果 A 發生阻塞，那么 B 會一直等待。在 Lock 中，會分情況而定，Lock 中有嘗試獲取鎖的方法，如果嘗試獲取到鎖，則不用一直等待

• 鎖的狀態：Synchronized 無法判斷鎖的狀態，Lock 則可以判斷

• 鎖的類型：Synchronized 是可重入，不可中斷，非公平鎖；Lock 鎖則是 可重入，可判斷，可公平鎖

• 鎖的性能：Synchronized 適用于少量同步的情況下，性能開銷比較大。Lock 鎖適用于大量同步階段：

• Lock 鎖可以提高多個線程進行讀的效率(使用 readWriteLock)

• 在競爭不是很激烈的情況下，Synchronized的性能要優于ReetrantLock，但是在資源競爭很激烈的情況下，Synchronized的性能會下降幾十倍，但是ReetrantLock的性能能維持常態；

• ReetrantLock 提供了多樣化的同步，比如有時間限制的同步，可以被Interrupt的同步（synchronized的同步是不能Interrupt的）等。

最后

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