Java锁机制

来源：互联网发布：uvz for mac 编辑：程序博客网时间：2024/06/15 18:55

一、Synchronized

synchronized是Java中的关键字，是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种：

①修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{}括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象；

②修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围时整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象；

③修饰一个静态方法，其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的对象；

④修饰一个类，其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用的对象是这个类的所有对象。

注：

①无论synchronized关键字加在方法上还是对象上，如果它作用的对象是非静态的，则它取得锁是对象；如果synchronized作用的对象是一个静态方法或一个类，则它取得的锁是对类，该类所有的对象共享同一把锁。

②每个对象只有一个锁与之相关联谁拿到这个锁谁就可以运行所控制的那段代码。

③实现同步是要以很大的系统开销作为代价的，甚至可能造成死锁，所以尽量避免无谓的同步控制。

synchronized的缺陷：

synchronized是Java中的一个关键字，也就是说Java语言内置的特性。那么为什么会出现lock????

如果一个代码块被synchronized修饰了，当一个线程获取了对应的锁，并执行该代码块时，其他线程便只能一直等待，等待获取锁的线程释放锁，而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该代码块，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。

那么这个获取锁的线程要等待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，这对程序的执行效率无疑是一种消耗。

因此我们需要一种机制可以不让等待的线程一直无期限地等待下去，所以我们就引入了Lock。

例如：

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，其他线程只能等待而无法进行读操作。

因此我们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就可以办到的。

二、java.util.comcurrent.locks包下常用的类

1.Lock

在Lock()方法中声明了四个方法来获取锁，那么这个四个方法有什么区别呢？

首先lock()方法是使用最多的一个方法，就是用来获取锁。如果锁已被其他线程获取，则进行等待。使用lock必须在try{}catch{}finally{}快中进行，并且将释放的锁的操作放在finally中进行，以保证锁一定被释放，防止死锁发生。

trylock()方法是由返回值的，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，也就是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那等待。

trylock(long time,TimeUnit unit)方法和trylock()是类似的，只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待一段时间，在时间期限之内如果还拿不到锁，就返回false。如果一开始拿到锁或者在等待期内拿到了锁，则返回true。

lockInterruptibly()方法比较特殊，当通过这个方法获取锁时，如果线程正在等待获取锁时，如果线程正在等待锁，则这个线程能够响应中断，即中断线程的等待状态。也就是说，当两个线程同时通过lock.lockInterruptily()想获取某个锁时，假若此时线程A获取了锁，而线程B只有在等待，那么线程B调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程。

注：

当一个线程获取了锁之后，是不会被interrupt()方法中断的。因为单独调用interrupt()方法是不能中断正在运行过程中的线程，只能中断阻塞过程中的线程。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，是可以响应中断的。而用synchronized修饰的话，当一个线程处于某个锁的状态，是无法被中断的，只有一直等待下去。

2.ReentrantLock

Java.util.concurrent.lock包中有很多Lock的实现类，常用的有ReentrantLock、ReadWriteLock(实现类ReentrantReadWriteLock),其实现都依赖于Java.util.comcurrent.AbstractQueuedSynchronizer类。

ReentrantLock实现了Lock并且拥有与synchronized相同的并发性和内存语义，但是添加了更多锁机制特性。

ReentrantLock类中将所有的Lock接口的方法实现都委托到一个Sync类上。

Sync又有两个子类：

这显然是为了支持公平锁与非公平锁而定义，默认情况下为非公平锁。

让我们来看一下ReentrantLock.lock()方法的调用过程（默认非公平锁）：

3.ReadWriteLock

ReadWriteLock也是一个接口，在它里面定义了两个方法：

public interface ReadWriteLock{

Lock readLock();

Lock writeLock();

}

一个用来获取读锁，一个用来获取写锁，也就说将文件的读写操作分开，分成两个锁来分配给线程，从而使得多个线程可以同时进行读操作。它的实现类是ReentrantReadWriteLock。

4.ReentrantReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock里面提供了很多丰富的方法，不过最主要的有两个方法：readLock()和writeLock()用来获取读锁和写锁。

例如：

假如有多个线程同时进行读操作的话

1)使用synchronized

public class Test {
    private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
     
    public static void main(String[] args)  {
        final Test test = new Test();
         
        new Thread(){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
         
        new Thread(){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
         
    }  
     
    public synchronized void get(Thread thread) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
            System.out.println(thread.getName()+"正在进行读操作");
        }
        System.out.println(thread.getName()+"读操作完毕");
    }
}

这段程序的输出结果是thread1执行完毕后threads才开始执行

2)使用读写锁

public class Test {
    private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
     
    public static void main(String[] args)  {
        final Test test = new Test();
         
        new Thread(){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
         
        new Thread(){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
         
    }  
     
    public void get(Thread thread) {
        rwl.readLock().lock();
        try {
            long start = System.currentTimeMillis();
             
            while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
                System.out.println(thread.getName()+"正在进行读操作");
            }
            System.out.println(thread.getName()+"读操作完毕");
        } finally {
            rwl.readLock().unlock();
        }
    }
}

thread1和thread2在同时进行读操作。这样就大大提升了读操作的效率。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。

三、Lock和Synchronized区别

1)每个对象都有自己的锁，synchronized只能拥有任一对象的锁，在方法或者代码块执行完毕会自动释放锁，而并发锁则需要自己手动加锁、解锁；

2)synchronized可以同步方法，同步代码块，而并发锁只能用来同步代码块；

3)synchronized是一把悲观锁，并发锁中trylock()实现了乐观锁；

注：悲观锁，顾名思义就是很悲观，每次去拿数据的时候都害怕别人会修改，所以每次拿数据的时候都会上锁，这样别人拿这个数据的时候就一直会阻塞直至整个锁释放；乐观锁，顾名思义就是很乐观，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改这把锁，所以在别人拿这把锁的时候会直接返回而并不会阻塞，但是在更新的时候首先也会判断一下在此期间有没有人修改这把锁。

4)一个对象锁对应一组wait()、notify()、notifyAll()，一个并发锁则对应Condition类中的await()、signal()、signalAll()；

5)并发锁可以提供公平锁，但是也是有一定开销的，其内置了一个计时器；

6)synchronized是一个不可中断的锁，ReentrantLock是可中断锁。

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