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详解synchronized与Lock的区别与使用

该博客转载自​淳安郭富城​的​详解synchronized与Lock的区别与使用

1. 引言：

昨天在学习别人分享的面试经验时，看到Lock的使用。想起自己在上次面试也遇到了synchronized与Lock的区别与使用。于是，我整理了两者的区别和使用情况，同时，对synchronized的使用过程一些常见问题的总结，最后是参照源码和说明文档，对Lock的使用写了几个简单的Demo。请大家批评指正。

1.1 技术点：

1.1.1 线程与进程：

在开始之前先把进程与线程进行区分一下，一个程序最少需要一个进程，而一个进程最少需要一个线程。关系是线程–>进程–>程序的大致组成结构。所以线程是程序执行流的最小单位，而进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。以下我们所有讨论的都是建立在线程基础之上。

1.1.2 Thread的几个重要方法：

我们先了解一下Thread的几个重要方法。a、start()方法，调用该方法开始执行该线程；b、stop()方法，调用该方法强制结束该线程执行；c、join方法，调用该方法等待该线程结束。d、sleep()方法，调用该方法该线程进入等待。e、run()方法，调用该方法直接执行线程的run()方法，但是线程调用start()方法时也会运行run()方法，区别就是一个是由线程调度运行run()方法，一个是直接调用了线程中的run()方法！！

看到这里，可能有些人就会问啦，那wait()和notify()呢？要注意，其实wait()与notify()方法是Object的方法，不是Thread的方法！！同时，wait()与notify()会配合使用，分别表示线程挂起和线程恢复。

这里还有一个很常见的问题，顺带提一下：wait()与sleep()的区别，简单来说wait()会释放对象锁而sleep()不会释放对象锁。这些问题有很多的资料，不再赘述。

1.1.3 线程状态：

线程总共有5大状态，通过上面第二个知识点的介绍，理解起来就简单了。

新建状态：新建线程对象，并没有调用start()方法之前

就绪状态：调用start()方法之后线程就进入就绪状态，但是并不是说只要调用start()方法线程就马上变为当前线程，在变为当前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恢复的时候也会进入就绪状态哦。

运行状态：线程被设置为当前线程，开始执行run()方法。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()方法后线程就进入阻塞状态

死亡状态：线程执行结束

1.1.4 锁类型

可重入锁：在执行对象中所有同步方法不用再次获得锁

可中断锁：在等待获取锁过程中可中断

公平锁： 按等待获取锁的线程的等待时间进行获取，等待时间长的具有优先获取锁权利

读写锁：对资源读取和写入的时候拆分为2部分处理，读的时候可以多线程一起读，写的时候必须同步地写

2. synchronized与Lock的区别

2.1 两者区别

类别	synchronized	Lock
存在层次	Java的关键字，在jvm层面上	是一个类
锁的释放	1、以获取锁的线程执行完同步代码，释放锁 2、线程执行发生异常，jvm会让线程释放锁	在finally中必须释放锁，不然容易造成线程死锁
锁的获取	假设A线程获得锁，B线程等待。 如果A线程阻塞，B线程会一直等待	分情况而定，Lock有多个锁获取的方式，具体下面会说道 大致就是可以尝试获得锁，线程可以不用一直等待
锁状态	无法判断	可以判断
锁类型	可重入 不可中断 非公平	可重入 可判断 可公平（两者皆可）
性能	少量同步	大量同步

3. Lock详细介绍与Demo

以下是Lock接口的源码，笔者修剪之后的结果：

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接口中我们可以看到主要有个方法，这些方法的功能从注释中可以看出：

• lock()：获取锁，如果锁被暂用则一直等待
• unlock():释放锁
• tryLock(): 注意返回类型是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()就是给了一个时间期限，保证等待参数时间
• lockInterruptibly()：用该锁的获得方式，如果线程在获取锁的阶段进入了等待，那么可以中断此线程，先去做别的事

通过 以上的解释，大致可以解释在上个部分中“锁类型(lockInterruptibly())”，“锁状态(tryLock())”等问题，还有就是前面子所获取的过程我所写的“大致就是可以尝试获得锁，线程可以不会一直等待”用了“可以”的原因。

下面是Lock一般使用的例子，注意ReentrantLock是Lock接口的实现。

lock()：

package com.brickworkers;

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

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

	//需要参与同步的方法
	private void method(Thread thread){
		lock.lock();
		try {
			System.out.println("线程名"+thread.getName() + "获得了锁");
		}catch(Exception e){
			e.printStackTrace();
		} finally {
			System.out.println("线程名"+thread.getName() + "释放了锁");
			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();
	}
}
//执行情况：线程名t1获得了锁
//         线程名t1释放了锁
//         线程名t2获得了锁
//         线程名t2释放了锁

tryLock():

package com.brickworkers;

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

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

	//需要参与同步的方法
	private void method(Thread thread){
/*		lock.lock();
		try {
			System.out.println("线程名"+thread.getName() + "获得了锁");
		}catch(Exception e){
			e.printStackTrace();
		} finally {
			System.out.println("线程名"+thread.getName() + "释放了锁");
			lock.unlock();
		}*/

		if(lock.tryLock()){
			try {
				System.out.println("线程名"+thread.getName() + "获得了锁");
			}catch(Exception e){
				e.printStackTrace();
			} finally {
				System.out.println("线程名"+thread.getName() + "释放了锁");
				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();
	}
}

//执行结果： 线程名t2获得了锁
//         我是t1有人占着锁，我就不要啦
//         线程名t2释放了锁

看到这里相信大家也都会使用如何使用Lock了吧，关于tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()不再赘述。前者主要存在一个等待时间，在测试代码中写入一个等待时间，后者主要是等待中断，会抛出一个中断异常，常用度不高，喜欢探究可以自己深入研究。

前面比较重提到“公平锁”，在这里可以提一下ReentrantLock对于平衡锁的定义，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;
        }
    }

从以上源码可以看出在Lock中可以自己控制锁是否公平，而且，默认的是非公平锁，以下是ReentrantLock的构造函数：

   public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();//默认非公平锁
    }