Java并发——synchronized和ReentrantLock的联系与区别

0 前言

本文通过使用synchronized以及Lock分别完成“生产消费场景”，再引出两种锁机制的关系和区别，以及一些关于锁的知识点。

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1. synchronized, wait, notify结合实现生产消费场景

1.1 生产者类

/**@author SEU_Calvin*@date   2016/09/01*/public class Producer implements Runnable {@Overridepublic void run() {int count = LockTest.count;while (count <= 3) {synchronized (LockTest.obj) {LockTest.count++;System.out.println("生产者生产产品...现在有"+LockTest.count+"个");if(LockTest.count >= 3){System.out.println("现在产品充足，待消费...");LockTest.obj.notify();//不会立即释放锁，而是等syn代码块执行完再释放锁try {LockTest.obj.wait();//立即释放锁，第三种释放锁是异常导致线程中止} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}}}

1.2 消费者类

/**@author SEU_Calvin*@date   2016/09/01*/public class Consumer implements Runnable {@Overridepublic synchronized void run() {int count = LockTest.count;while (count >= 0) {synchronized (LockTest.obj) {LockTest.count--;System.out.println("消费者消费产品...现在有"+LockTest.count+"个");if(LockTest.count <= 0){System.out.println("现在产品缺货，待生产...");LockTest.obj.notify(); // 主动释放对象锁try {LockTest.obj.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}}}

1.3 测试类

public class LockTest {public static final Object obj = new Object();public static int count = 0;public static void main(String[] args) { new Thread(new Producer()).start();         new Thread(new Consumer()).start();}}

1.4 运行结果

这个实例比较简单，主要是通过synchronized,wait, notify结合来实现线程的顺序切换。

2. Lock类

除了wait()、notify()以及synchronized协作完成线程同步之外，使用Lock也可以达到同样的目的。

/**@author SEU_Calvin*@date   2016/09/01*/public class ReentrantLockTest {    private volatile int stopFalg = 10;//控制程序执行次数    private volatile int count = 0;    private Lock lock = new ReentrantLock();    private ArrayList<Thread> threads = new ArrayList<Thread>();    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        final ReentrantLockTest test = new ReentrantLockTest();        new Thread("Producer") { //开启生产者线程            public void run() {                test.threads.add(this);                while (test.stopFalg > 0) {                    test.operateResource(this.getName());                    try {                        Thread.sleep(1000);                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            };        }.start();        Thread.sleep(1000); //保证生产者线程先启动，继而两者同时生产、消费        new Thread("Consumer") {            public void run() {                test.threads.add(this);                while (test.stopFalg > 0) {                    test.operateResource(this.getName());                    try {                        Thread.sleep(1000);                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            };        }.start();    }    public void operateResource(String id) {        lock.lock();  //lock开启，锁两个线程都会访问到的同一区域的代码        try {            if ("Producer".equals(id)) {                if (count < 10) {                    count++;                    stopFalg--;                    System.out.println("Producer=>" + count);                }            } else if ("Consumer".equals(id)) {                if (count > 0) {                    count--;                    System.out.println("Consumer=>" + count);                }            }        } finally {            lock.unlock();//必须unlock        }    }}

2.1 运行结果

3. 两者关系与区别汇总

（1）synchronized是JVM层面的实现的，JVM会确保释放锁，而且synchronized使用简单；而Lock是个普通类，需要在代码中finally中显式释放锁lock.unlock()，但是使用灵活。

（2）synchronized采用的是悲观锁机制，线程获得独占锁，而其他线程只能阻塞来等待释放锁。当竞争激烈时CPU频繁的上下文切换会降低效率。而Lock是乐观锁机制，每次假设不存在竞争而不上锁，若存在竞争就重试。当竞争激烈时JVM可以花更少的时间来调度线程，把更多时间用在执行线程上，因此性能最佳。

（3）ReentrantLock可以实现定时锁、轮询锁，可以选择放弃等待或者轮询请求。有效防止了死锁。

lock();//用来获取锁，如果锁已被其他线程获取，则进行等待tryLock(); //尝试获取锁，若成功返回true，失败（即锁已被其他线程获取）则返回falsetryLock(long timeout, TimeUnit unit); //在拿不到锁时会等待一定的时间//两个线程同时通过lock.lockInterruptibly()想获取某个锁时//若线程A获取到了锁，而线程B在等待//线程B调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程lockInterruptibly();

（4）synchronized是非公平锁。而ReentrantLock可以通过构造函数传入true实现公平锁，即按照申请锁顺序获得锁。

（5）ReentrantLock类有一个重要的函数newCondition()，用于获取Lock上的一个条件，Condition可用于线程间通信。

4. 可重入锁

synchronized以及Lock类锁，两者都是可重入锁。

class MyClass {    public synchronized void method1() {        method2();    }    public synchronized void method2() {        }}

可重入锁的意思是，当一个线程执行到某个synchronized方法时，比如说method1，而在method1中会调用另外一个synchronized方法method2，此时线程不必重新去申请锁，而是可以直接执行方法method2。假如synchronized不具备可重入性，此时线程A需要重新申请锁。但是线程A已经持有了该对象的锁，这样线程A会一直等待永远不会获取到的锁。