Lock与synchronized 的区别

转自：http://www.cnblogs.com/nsw2018/p/5821738.html

其它比较好的相关文章：

JDK 5.0 中更灵活、更具可伸缩性的锁定机制

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）

==========================
round:100000 thread:5
Sync = 35301694
Lock = 56255753
Atom = 43467535
==========================
round:200000 thread:10
Sync = 110514604
Lock = 204235455
Atom = 170535361
==========================
round:300000 thread:15
Sync = 253123791
Lock = 448577123
Atom = 362797227
==========================
round:400000 thread:20
Sync = 16562148262
Lock = 846454786
Atom = 667947183
==========================
round:500000 thread:25
Sync = 26932301731
Lock = 1273354016
Atom = 982564544

 

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 {         public static void test(int round,int threadNum,CyclicBarrier cyclicBarrier){        new SyncTest("Sync",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();        new LockTest("Lock",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();        new AtomicTest("Atom",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();    }     public static void main(String args[]){                 for(int i=0;i<5;i++){            int round=100000*(i+1);            int threadNum=5*(i+1);            CyclicBarrier cb=new CyclicBarrier(threadNum*2+1);            out.println("==========================");            out.println("round:"+round+" thread:"+threadNum);            test(round,threadNum,cb);                     }    }} class SyncTest extends TestTemplate{    public SyncTest(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     */    synchronized long  getValue() {        return super.countValue;    }    @Override    synchronized void  sumValue() {        super.countValue+=preInit[index++%round];    }}  class LockTest extends TestTemplate{    ReentrantLock lock=new ReentrantLock();    public LockTest(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    long getValue() {        try{            lock.lock();            return super.countValue;        }finally{            lock.unlock();        }    }    @Override    void sumValue() {        try{            lock.lock();            super.countValue+=preInit[index++%round];        }finally{            lock.unlock();        }    }}  class AtomicTest extends TestTemplate{    public AtomicTest(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() {        return super.countValueAtmoic.get();    }    @Override    void  sumValue() {        super.countValueAtmoic.addAndGet(super.preInit[indexAtomic.get()%round]);    }}abstract class TestTemplate{    private String id;    protected int round;    private int threadNum;    protected long countValue;    protected AtomicLong countValueAtmoic=new AtomicLong(0);    protected int[] preInit;    protected int index;    protected AtomicInteger indexAtomic=new AtomicInteger(0);    Random r=new Random(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    private CyclicBarrier cb;    public TestTemplate(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){        this.id=_id;        this.round=_round;        this.threadNum=_threadNum;        cb=_cb;        preInit=new int[round];        for(int i=0;i<preInit.length;i++){            preInit[i]=r.nextInt(100);        }    }         abstract void 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     */    abstract long getValue();     public void testTime(){        ExecutorService se=Executors.newCachedThreadPool();        long start=System.nanoTime();        //同时开启2*ThreadNum个数的读写线程        for(int i=0;i<threadNum;i++){            se.execute(new Runnable(){                public void run() {                    for(int i=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(new Runnable(){                public void 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        long duration=System.nanoTime()-start;        out.println(id+" = "+duration);             } }