ReentranLock 与Synchronized



1、ReentrantLock拥有Synchronized相同的并发性和内存语义，此外还多了锁投票，定时锁等候和中断锁等候
线程A和B都要获取对象O的锁定，假设A获取了对象O锁，B将等待A释放对O的锁定，
如果使用 synchronized，如果A不释放，B将一直等下去，不能被中断
如果使用ReentrantLock，如果A不释放，可以使B在等待了足够长的时间以后，中断等待，而干别的事情

ReentrantLock获取锁定与三种方式：
a) lock(), 如果获取了锁立即返回，如果别的线程持有锁，当前线程则一直处于休眠状态，直到获取锁
b) tryLock(), 如果获取了锁立即返回true，如果别的线程正持有锁，立即返回false；
c)tryLock(long timeout,TimeUnit unit)，如果获取了锁定立即返回true，如果别的线程正持有锁，会等待参数给定的时间，在等待的过程中，如果获取了锁定，就返回true，如果等待超时，返回false；
d) lockInterruptibly:如果获取了锁定立即返回，如果没有获取锁定，当前线程处于休眠状态，直到或者锁定，或者当前线程被别的线程中断

2、synchronized是在JVM层面上实现的，不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定，但是使用Lock则不行，lock是通过代码实现的，要保证锁定一定会被释放，就必须将unLock()放到finally{}中

3、在资源竞争不是很激烈的情况下，Synchronized的性能要优于ReetrantLock，但是在资源竞争很激烈的情况下，Synchronized的性能会下降几十倍，但是ReetrantLock的性能能维持常态；

5.0的多线程任务包对于同步的性能方面有了很大的改进，在原有synchronized关键字的基础上，又增加了ReentrantLock，以及各种Atomic类。了解其性能的优劣程度，有助与我们在特定的情形下做出正确的选择。

总体的结论先摆出来：

synchronized：
在资源竞争不是很激烈的情况下，偶尔会有同步的情形下，synchronized是很合适的。原因在于，编译程序通常会尽可能的进行优化synchronize，另外可读性非常好，不管用没用过5.0多线程包的程序员都能理解。

ReentrantLock:
ReentrantLock提供了多样化的同步，比如有时间限制的同步，可以被Interrupt的同步（synchronized的同步是不能Interrupt的）等。在资源竞争不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差点点。但是当同步非常激烈的时候，synchronized的性能一下子能下降好几十倍。而ReentrantLock确还能维持常态。

Atomic:
和上面的类似，不激烈情况下，性能比synchronized略逊，而激烈的时候，也能维持常态。激烈的时候，Atomic的性能会优于ReentrantLock一倍左右。但是其有一个缺点，就是只能同步一个值，一段代码中只能出现一个Atomic的变量，多于一个同步无效。因为他不能在多个Atomic之间同步。

所以，我们写同步的时候，优先考虑synchronized，如果有特殊需要，再进一步优化。ReentrantLock和Atomic如果用的不好，不仅不能提高性能，还可能带来灾难。

先贴测试结果：再贴代码（Atomic测试代码不准确，一个同步中只能有1个Actomic，这里用了2个，但是这里的测试只看速度）

 

package test.thread;

 

import static java.lang.System.out;

 

import java.util.Random;

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

import java.util.concurrent.ExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

 

public class TestSyncMethods {

     

    publicstatic void test(int round,intthreadNum,CyclicBarrier cyclicBarrier){

        newSyncTest("Sync",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();

        newLockTest("Lock",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();

        newAtomicTest("Atom",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();

    }

 

    publicstatic void main(String args[]){

         

        for(inti=0;i<5;i++){

            intround=100000*(i+1);

            intthreadNum=5*(i+1);

            CyclicBarrier cb=newCyclicBarrier(threadNum*2+1);

            out.println("==========================");

            out.println("round:"+round+" thread:"+threadNum);

            test(round,threadNum,cb);

             

        }

    }

}

 

class SyncTest extends TestTemplate{

    publicSyncTest(String _id,int_round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){

        super( _id, _round, _threadNum, _cb);

    }

    @Override

    /**

     * synchronized关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题

     */

    synchronizedlong  getValue() {

        returnsuper.countValue;

    }

    @Override

    synchronizedvoid  sumValue() {

        super.countValue+=preInit[index++%round];

    }

}

 

 

class LockTest extends TestTemplate{

    ReentrantLock lock=newReentrantLock();

    publicLockTest(String _id,int_round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){

        super( _id, _round, _threadNum, _cb);

    }

    /**

     * synchronized关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题

     */

    @Override

    longgetValue() {

        try{

            lock.lock();

            returnsuper.countValue;

        }finally{

            lock.unlock();

        }

    }

    @Override

    voidsumValue() {

        try{

            lock.lock();

            super.countValue+=preInit[index++%round];

        }finally{

            lock.unlock();

        }

    }

}

 

 

class AtomicTest extends TestTemplate{

    publicAtomicTest(String _id,int_round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){

        super( _id, _round, _threadNum, _cb);

    }

    @Override

    /**

     * synchronized关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题

     */

    long getValue() {

        returnsuper.countValueAtmoic.get();

    }

    @Override

    void sumValue() {

        super.countValueAtmoic.addAndGet(super.preInit[indexAtomic.get()%round]);

    }

}

abstractclass TestTemplate{

    privateString id;

    protectedint round;

    privateint threadNum;

    protectedlong countValue;

    protectedAtomicLong countValueAtmoic=newAtomicLong(0);

    protectedint[] preInit;

    protectedint index;

    protectedAtomicInteger indexAtomic=newAtomicInteger(0);

    Random r=newRandom(47);

    //任务栅栏，同批任务，先到达wait的任务挂起，一直等到全部任务到达制定的wait地点后，才能全部唤醒，继续执行

    privateCyclicBarrier cb;

    publicTestTemplate(String _id,int_round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){

        this.id=_id;

        this.round=_round;

        this.threadNum=_threadNum;

        cb=_cb;

        preInit=newint[round];

        for(inti=0;i<preInit.length;i++){

            preInit[i]=r.nextInt(100);

        }

    }

     

    abstractvoid sumValue();

    /*

     * 对long的操作是非原子的，原子操作只针对32位

     * long是64位，底层操作的时候分2个32位读写，因此不是线程安全

     */

    abstractlong getValue();

 

    publicvoid testTime(){

        ExecutorService se=Executors.newCachedThreadPool();

        longstart=System.nanoTime();

        //同时开启2*ThreadNum个数的读写线程

        for(inti=0;i<threadNum;i++){

            se.execute(newRunnable(){

                publicvoid run() {

                    for(inti=0;i<round;i++){

                        sumValue();

                    }

 

                    //每个线程执行完同步方法后就等待

                    try{

                        cb.await();

                    }catch (InterruptedException e) {

                        // TODO Auto-generated catch block

                        e.printStackTrace();

                    }catch (BrokenBarrierException e) {

                        // TODO Auto-generated catch block

                        e.printStackTrace();

                    }

 

 

                }

            });

            se.execute(newRunnable(){

                publicvoid run() {

 

                    getValue();

                    try{

                        //每个线程执行完同步方法后就等待

                        cb.await();

                    }catch (InterruptedException e) {

                        // TODO Auto-generated catch block

                        e.printStackTrace();

                    }catch (BrokenBarrierException e) {

                        // TODO Auto-generated catch block

                        e.printStackTrace();

                    }

 

                }

            });

        }

         

        try{

            //当前统计线程也wait,所以CyclicBarrier的初始值是threadNum*2+1

            cb.await();

        }catch (InterruptedException e) {

            // TODO Auto-generated catch block

            e.printStackTrace();

        }catch (BrokenBarrierException e) {

            // TODO Auto-generated catch block

            e.printStackTrace();

        }

        //所有线程执行完成之后，才会跑到这一步

        longduration=System.nanoTime()-start;

        out.println(id+" = "+duration);

         

    }

 

}