java基础： synchronized与Lock的区别

主要区别

　　1. 锁机制不一样：synchronized是java内置关键字，是在JVM层面实现的，系统会监控锁的释放与否，lock是JDK代码实现的，需要手动释放，在finally块中释放。可以采用非阻塞的方式获取锁；

　　2. 性能不一样：资源竞争激励的情况下，lock性能会比synchronize好，竞争不激励的情况下，synchronize比lock性能好，synchronize会根据锁的竞争情况，从偏向锁-->轻量级锁-->重量级锁升级，而且编程更简单

　　3. synchronized无法判断是否获取锁的状态，Lock可以判断是否获取到锁；

　　4. synchronized会自动释放锁(a 线程执行完同步代码会释放锁 ；b 线程执行过程中发生异常会释放锁)，Lock需在finally中手工释放锁（unlock()方法释放锁），否则容易造成线程死锁；

　　5. 用synchronized关键字的两个线程1和线程2，如果当前线程1获得锁，线程2线程等待。如果线程1阻塞，线程2则会一直等待下去，而Lock锁就不一定会等待下去，如果尝试获取不到锁，线程可以不用一直等待就结束了；

　　6. synchronized的锁可重入、不可中断、非公平，而Lock锁可重入、可判断、可公平（两者皆可）

　　7. 用法不一样：synchronize可以用在代码块上，方法上。lock只能写在代码里，不能直接修改方法。

　　8. Lock可以绑定多个condition。例如，ReentrantLock用来实现分组唤醒需要唤醒的线程们，可以精确唤醒，而不是像synchronized要么随机唤醒一个，要么唤醒全部线程。

分别讨论synchronized、Lock

一：synchronized

加同步格式：　

　　synchronized(需要一个任意的对象(锁)){

　　代码块中放操作共享数据的代码；

　　}

synchromized缺陷

　　synchronized是java中的一个关键字，也就是说是java语言的内置的特性。

如果一个代码块被synchronized修饰，当一个线程获取了对应的锁，并执行代码块时，其他线程只能一直等待，等待获取锁的线程释放锁，而这里获取锁的线程释放锁只会有两种情况：

（1）获取锁的线程执行完了改代码块，然后线程释放对锁的占有

（2）线程执行发生异常，此时JVM会让线程自动释放锁。

例子1：

　　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，试想一下，这多么影响程序执行效率。

　　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。

例子2：

　　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，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。

　　总的来说，也就是说Lock提供了比synchronized更多的功能。

二：LOCK

首先要说明的就是，通过查看LOCK 的源码可知道，lock是一个接口

lock接口中每个方法的使用：lock()、tryLock（）、tryLock(long time, TimeUnit unit)、lockInterruptibly()是用来获取锁的。 unLock()方法是用来释放锁的。 四个获取锁方法的区别：

（1）lock（）方法时平常使用的最多的一个方法，就是用来获取锁的，如果锁已经被其他线程获取，则进行等待。

由于在前面讲到如果采用lock，必须主动去释放锁，并且在发生异常时，不会自动释放锁。因此一般来说，使用lock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，以保证锁一定被释放掉，防止死锁的发生。

（2）tryLock（）方法是有返回值的，他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（即锁已经被其他线程获取），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哪里等待

（3）tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock（）方法时类似的，只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待一定时间，在时间限制之内如果还是拿不到锁，就返回false。如果一开始就拿到锁或者在等待期间内拿到了锁，则就返回true。

（4）lockinterruptibly（）方法比较特殊，当通过这个方法区获取锁时，如果线程正在等待获取锁，则这个线程能够相应中断，即中断线程的等待状态。也就是说，当连个线程同时通过lock.lockinterruputibly（）向获取某个锁时，假如此时线程A获取到了锁，而线程B只有等待，那么对线程调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程。

注意：当一个线程获取了锁之后，是不会被interrupt（）方法中断的

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，是可以相应中断的

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

　　直接使用lock接口的话，我们需要实现很多方法，不太方便，ReentrantLock是唯一实现了Lock接口的类，并且ReentrantLock提供了更多的方法，ReentrantLock，意思是“可重入锁”。

　　ReadWriteLock也是一个接口，在它里面只定义了两个方法：

　　　　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。ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。

ReentrantReadWriteLock

　　ReentrantReadWriteLock里面提供了很多丰富的方法，不过最主要的两个方法：readlock()和writelock用来获取读锁和写锁

注意：

　　不过要注意的是，如果有一个线程已经占用了读锁，则此时其他线程如果要申请写锁，则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。

　　如果有一个线程已经占用了写锁，则此时其他线程如果申请写锁或者读锁，则申请的线程会一直等待释放写锁。

LOCK和SYNCHRONIZED的选择

　　（1）lock是一个接口，而synchronized是java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，不讷讷狗狗响应中断

　　（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，而竞争资源非常激烈是（既有大量线程同时竞争），此时lock的性能要远远优于synchronized。所以说，在具体使用时适当情况选择。

一些小例子：

package com.cn.test.thread.lock;

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

public class LockTest {
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    /*
     * 使用完毕释放后其他线程才能获取锁
     */
    public void lockTest(Thread thread) {
        lock.lock();//获取锁
        try {
            System.out.println("线程"+thread.getName() + "获取当前锁"); //打印当前锁的名称
            Thread.sleep(2000);//为看出执行效果，是线程此处休眠2秒
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("线程"+thread.getName() + "发生了异常释放锁");
        }finally {
            System.out.println("线程"+thread.getName() + "执行完毕释放锁");
            lock.unlock(); //释放锁
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        LockTest lockTest = new LockTest();
        //声明一个线程 “线程一”
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                lockTest.lockTest(Thread.currentThread());
            }
        }, "thread1");
        //声明一个线程 “线程二”
        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                lockTest.lockTest(Thread.currentThread());
            }
        }, "thread2");
        // 启动2个线程
        thread2.start();
        thread1.start();

    }
}

执行结果：

　　

package com.cn.test.thread.lock;

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

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

    /*
     * 尝试获取锁 tryLock() 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
     */
    public void tryLockTest(Thread thread) {
        if(lock.tryLock()) { //尝试获取锁
            try {
                System.out.println("线程"+thread.getName() + "获取当前锁"); //打印当前锁的名称
                Thread.sleep(2000);//为看出执行效果，是线程此处休眠2秒
            } catch (Exception e) {
                System.out.println("线程"+thread.getName() + "发生了异常释放锁");
            }finally {
                System.out.println("线程"+thread.getName() + "执行完毕释放锁");
                lock.unlock(); //释放锁
            }
        }else{
            System.out.println("我是线程"+Thread.currentThread().getName()+"当前锁被别人占用，我无法获取");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        LockTest lockTest = new LockTest();

        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                lockTest.tryLockTest(Thread.currentThread());
            }
        }, "thread1");
        //声明一个线程 “线程二”
        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                lockTest.tryLockTest(Thread.currentThread());
            }
        }, "thread2");
        // 启动2个线程
        thread2.start();
        thread1.start();

    }
}

执行结果：

package com.cn.test.thread.lock;

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

public class LockTest {
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    public void tryLockParamTest(Thread thread) throws InterruptedException {
        if(lock.tryLock(3000, TimeUnit.MILLISECONDS)) { //尝试获取锁 获取不到锁，就等3秒，如果3秒后还是获取不到就返回false
            try {
                System.out.println("线程"+thread.getName() + "获取当前锁"); //打印当前锁的名称
                Thread.sleep(4000);//为看出执行效果，是线程此处休眠2秒
            } catch (Exception e) {
                System.out.println("线程"+thread.getName() + "发生了异常释放锁");
            }finally {
                System.out.println("线程"+thread.getName() + "执行完毕释放锁");
                lock.unlock(); //释放锁
            }
        }else{
            System.out.println("我是线程"+Thread.currentThread().getName()+"当前锁被别人占用,等待3s后仍无法获取,放弃");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        LockTest lockTest = new LockTest();
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    lockTest.tryLockParamTest(Thread.currentThread());
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "thread1");
        //声明一个线程 “线程二”
        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    lockTest.tryLockParamTest(Thread.currentThread());
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "thread2");
        // 启动2个线程
        thread2.start();
        thread1.start();
    }
}

执行结果：

因为此时线程1休眠了4秒，线程2等待了3秒还没有获取到就放弃获取锁了，执行结束

将方法中的 Thread.sleep(4000)改为Thread.sleep(2000)执行结果如下：

因为此时线程1休眠了2秒，线程2等待了3秒的期间线程1释放了锁，此时线程2获取到锁，线程2就可以执行了

题目：多线程之间按找顺序调用，实现A->B->C三个线程启动，要求如下：

　　AA打印5次，BB打印10次，CC打印15次，重复上述过程10次.

class ShareResource{
    private int number = 1; // A:1, B:2, C:3
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition conditionA = lock.newCondition();
    private Condition conditionB = lock.newCondition();
    private Condition conditionC = lock.newCondition();
    public void print5(){
        try {
            lock.lock();
            while (number != 1){
                conditionA.await();
            }

            for (int i = 1; i <= 5; i++){
                System.out.print("A");
            }
            System.out.println();
            number++;
            conditionB.signal();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    public void print10(){
        try {
            lock.lock();
            while (number != 2){
                conditionB.await();
            }

            for (int i = 1; i <= 10; i++){
                System.out.print("B");
            }
            System.out.println();
            number++;
            conditionC.signal();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void print15(){
        try {
            lock.lock();
            while (number != 3){
                conditionC.await();
            }

            for (int i = 1; i <= 15; i++){
                System.out.print("C");
            }
            System.out.println();
            number = 1;
            conditionA.signal();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}
public class SynchronizedLockDifference {

    public static void main(String[] args) {
        ShareResource shareResource = new ShareResource();
        new Thread(()->{
            for (int i = 1; i <= 10; i++){
                shareResource.print5();
            }
        }, "A").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 1; i <= 10; i++){
                shareResource.print10();
            }
        }, "B").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 1; i <= 10; i++){
                shareResource.print15();
            }
        }, "C").start();

    }
}

输出结果：

AAAAA
BBBBBBBBBB
CCCCCCCCCCCCCCC
AAAAA
BBBBBBBBBB
CCCCCCCCCCCCCCC
AAAAA
BBBBBBBBBB
CCCCCCCCCCCCCCC
AAAAA
BBBBBBBBBB
CCCCCCCCCCCCCCC
AAAAA
BBBBBBBBBB
CCCCCCCCCCCCCCC
AAAAA
BBBBBBBBBB
CCCCCCCCCCCCCCC
AAAAA
BBBBBBBBBB
CCCCCCCCCCCCCCC
AAAAA
BBBBBBBBBB
CCCCCCCCCCCCCCC
AAAAA
BBBBBBBBBB
CCCCCCCCCCCCCCC
AAAAA
BBBBBBBBBB
CCCCCCCCCCCCCCC

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