Java之多線程里面的鎖理解以及synchronized與Lock的區(qū)別

一、宏觀的說(shuō)下鎖的分類(lèi)

1）鎖分為樂(lè)觀鎖、悲觀鎖

悲觀鎖認(rèn)為對(duì)于同一個(gè)數(shù)據(jù)的并發(fā)操作，一定是會(huì)發(fā)生修改的，哪怕沒(méi)有修改，也會(huì)認(rèn)為修改。因此對(duì)于同一個(gè)數(shù)據(jù)的并發(fā)操作，悲觀鎖采取加鎖的形式。悲觀的認(rèn)為，不加鎖的并發(fā)操作一定會(huì)出問(wèn)題。
樂(lè)觀鎖則認(rèn)為對(duì)于同一個(gè)數(shù)據(jù)的并發(fā)操作，是不會(huì)發(fā)生修改的。在更新數(shù)據(jù)的時(shí)候，會(huì)采用嘗試更新，不斷重新的方式更新數(shù)據(jù)。樂(lè)觀的認(rèn)為，不加鎖的并發(fā)操作是沒(méi)有事情的


2）鎖分為公平鎖、非公平鎖
公平鎖是指多個(gè)線程按照申請(qǐng)鎖的順序來(lái)獲取鎖。
非公平鎖是指多個(gè)線程獲取鎖的順序并不是按照申請(qǐng)鎖的順序，有可能后申請(qǐng)的線程比先申請(qǐng)的線程優(yōu)先獲取鎖。有可能，會(huì)造成優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)或者饑餓現(xiàn)象。


3）鎖分為獨(dú)享鎖、共享鎖
獨(dú)享鎖是指該鎖一次只能被一個(gè)線程所持有。
共享鎖是指該鎖可被多個(gè)線程所持有。

 
二、java中常見(jiàn)具體高并發(fā)鎖

1）synchronized
synchronized機(jī)制是給共享資源上鎖，只有拿到鎖的線程才可以訪問(wèn)共享資源，這樣就可以強(qiáng)制使得對(duì)共享資源的訪問(wèn)都是順序的，夠保證在同一個(gè)時(shí)刻最多只有一個(gè)線程執(zhí)行同一個(gè)對(duì)象的同步代碼，可保證修飾的代碼在執(zhí)行過(guò)程中不會(huì)被其他線程干擾

    synchronized(obj) {
      
    }

synchronized實(shí)現(xiàn)的機(jī)理依賴于軟件層面上的JVM,對(duì)于Synchronized而言，也是一種悲觀鎖、非公平鎖、也是獨(dú)享鎖、也是互斥鎖。


    2）ReentrantLock
    可重入鎖，顧名思義，這個(gè)鎖可以被線程多次重復(fù)進(jìn)入進(jìn)行獲取操作
    Lock實(shí)現(xiàn)的機(jī)理依賴于特殊的CPU指令，比如執(zhí)行l(wèi)ock()方法的時(shí)候，cpu發(fā)出lock指令，比如我們執(zhí)行unlock的時(shí)候，cpu發(fā)出lock指令，可以認(rèn)為不受JVM的約束，并可以通過(guò)其他語(yǔ)言平臺(tái)來(lái)完成底層的實(shí)現(xiàn)。在并發(fā)量較小的多線程應(yīng)用程序中，ReentrantLock與synchronized性能相差無(wú)幾，但在高并發(fā)量的條件下，synchronized性能會(huì)迅速下降幾十倍，而ReentrantLock的性能卻能依然維持一個(gè)水準(zhǔn)，高并發(fā)量情況下使用ReentrantLock。

ReentrantLock通過(guò)方法lock()與unlock()來(lái)進(jìn)行加鎖與解鎖操作，與synchronized會(huì)被JVM自動(dòng)解鎖機(jī)制不同，ReentrantLock加鎖后需要手動(dòng)進(jìn)行解鎖。為了避免程序出現(xiàn)異常而無(wú)法正常解鎖的情況，使用ReentrantLock必須在finally控制塊中進(jìn)行解鎖操作。通常使用方式如下所示

    Lock lock = new ReentrantLock();
     
    try {
     
        lock.lock();
     
    }
     
    finally {
     
        lock.unlock();
     
    }

對(duì)于ReentrantLock而言，ReentrantLock在構(gòu)造函數(shù)中提供了是否公平鎖的初始化方式，默認(rèn)為非公平鎖。這是因?yàn)?，非公平鎖實(shí)際執(zhí)行的效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出公平鎖、ReentrantLock也是互斥鎖、也是獨(dú)享鎖。


3）Semaphore
互斥是進(jìn)程同步關(guān)系的一種特殊情況，相當(dāng)于只存在一個(gè)臨界資源，因此同時(shí)最多只能給一個(gè)線程提供服務(wù)。但是，在實(shí)際復(fù)雜的多線程應(yīng)用程序中，可能存在多個(gè)臨界資源，這時(shí)候我們可以借助Semaphore信號(hào)量來(lái)完成多個(gè)臨界資源的訪問(wèn)
，通過(guò)acquire()與release()方法來(lái)獲得和釋放臨界資源，Semaphore和ReentrantLock用法差不多，Semaphore的鎖釋放操作也由手動(dòng)進(jìn)行，因此與ReentrantLock一樣，為避免線程因拋出異常而無(wú)法正常釋放鎖的情況發(fā)生，釋放鎖的操作也必須在finally代碼塊中完成，
構(gòu)造方法里面也可以設(shè)置否公平鎖的初始化方式，默認(rèn)為非公平鎖。


4）AtomicInteger
在多線程程序中，諸如++i或i++等運(yùn)算不具有原子性，是不安全的線程操作之一。通常我們會(huì)使用synchronized將該操作變成一個(gè)原子操作，但JVM為此類(lèi)操作特意提供了一些同步類(lèi)，使得使用更方便，且使程序運(yùn)行效率變得更高。通常AtomicInteger的性能是ReentantLock的好幾倍。

 
三、各個(gè)鎖的優(yōu)勢(shì)

1.synchronized：

在資源競(jìng)爭(zhēng)不是很激烈的情況，偶爾會(huì)有同步的情形下，synchronized是很合適的。原因在于，編譯程序通常會(huì)盡可能的進(jìn)行優(yōu)化synchronize，另外可讀性非常好，synchronized它是通過(guò)悲觀鎖實(shí)現(xiàn)的。


2.ReentrantLock:

在資源競(jìng)爭(zhēng)不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差點(diǎn)點(diǎn)。但是當(dāng)同步非常激烈的時(shí)候，synchronized的性能一下子能下降好幾十倍，而ReentrantLock確還能維持常態(tài)。

高并發(fā)量情況下使用ReentrantLock。


3.Atomic:

和上面的類(lèi)似，不激烈情況下，性能比synchronized略遜，而激烈的時(shí)候，也能維持常態(tài)。激烈的時(shí)候，Atomic的性能會(huì)優(yōu)于ReentrantLock一倍左右。但是其有一個(gè)缺點(diǎn)，就是只能同步一個(gè)值，一段代碼中只能出現(xiàn)一個(gè)Atomic的變量，多于一個(gè)同步無(wú)效。因?yàn)樗荒茉诙鄠€(gè)Atomic之間同步，是基于cas操作來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它是通過(guò)樂(lè)觀鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
 

參考地址：https://youzhixueyuan.com/4-kinds-of-java-thread-locks.html  然后自己再對(duì)比比較和精簡(jiǎn)分析


4 synchronized與Lock的區(qū)別

1）.首先synchronized是java內(nèi)置關(guān)鍵字，是在在jvm層面，Lock是一個(gè)接口，最后是由CPU來(lái)發(fā)送lock和unlock指令，這個(gè)和volatile底層原理實(shí)現(xiàn)類(lèi)似。

2）.synchronized無(wú)法判斷是否獲取鎖的狀態(tài)，Lock可以判斷是否獲取到鎖；

3 ) .synchronized會(huì)自動(dòng)釋放鎖(a 線程執(zhí)行完同步代碼會(huì)釋放鎖 ；b 線程執(zhí)行過(guò)程中發(fā)生異常會(huì)釋放鎖)，Lock需在finally中手工釋放鎖（unlock()方法釋放鎖），否則容易造成線程死鎖；

4) .用synchronized關(guān)鍵字的兩個(gè)線程1和線程2，如果當(dāng)前線程1獲得鎖，線程2線程等待。如果線程1阻塞，線程2則會(huì)一直等待下去，而Lock鎖就不一定會(huì)等待下去，如果嘗試獲取不到鎖，線程可以不用一直等待就結(jié)束了；

5) .synchronized的鎖可重入、不可中斷、非公平，而Lock鎖可重入、可判斷、可公平（兩者皆可）

6) .Lock鎖適合大量同步的代碼的同步問(wèn)題，synchronized鎖適合代碼少量的同步問(wèn)題。
 

 作者：chen.yu
深信服三年半工作經(jīng)驗(yàn)，目前就職游戲廠商，希望能和大家交流和學(xué)習(xí),
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