synchronized和java.util.concurrent.locks.Lock的区别

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-08-01 14:00 152阅读 0赞

在看ConcurrentHashMap 源码的时候看到lock这个锁机制，不明白它和Synchronized的区别，查了一些资料记录下来，在Lock的文档中，对Lock的解释是：Lock实现比synchronized 提供了更多额外的锁操作，它有更灵活的结构，可以支持不同的属性，可以支持多个相关条件的对象。那下边看一下Lock可以提供哪些比synchronized 额外的操作，也就是解决synchronized 存在的问题：  
1、它无法中断一个正在等候获得锁的线程  
2、也无法通过投票得到锁，如果不想等下去，也就没法得到锁。  
第一个问题可以使用lockInterruptibly()方法，lockInterruptibly()方法的执行如下：  
如果该锁定没有被另一个线程保持，则获取该锁定并立即返回，将锁定的保持计数设置为 1。  
如果当前线程已经保持此锁定，则将保持计数加 1，并且该方法立即返回。  
如果锁定被另一个线程保持，则出于线程调度目的，禁用当前线程，并且在发生以下两种情况之一以前，该线程将一直处于休眠状态：  
    a、锁定由当前线程获得；  
    b、或者其他某个线程中断当前线程。   
如果当前线程获得该锁定，则将锁定保持计数设置为1。  
如果当前线程：  
    a、在进入此方法时已经设置了该线程的中断状态；  
    b、或者在等待获取锁定的同时被中断。   
则抛出 InterruptedException，并且清除当前线程的已中断状态。  
即lockInterruptibly()方法允许在等待时由其它线程调用它的Thread.interrupt方法来中断等待而直接返回，这时不再获取锁，而会抛出一个InterruptedException。  
第二个问题使用trylock()方法或tryLock(long timeout, TimeUnit timeUnit)方法。trylock()方法：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；  
tryLock(long timeout, TimeUnit timeUnit)方法：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；看一个例子：打个不是很恰当的比分：你现在正在忙于工作，突然感觉内急，于是你跑向洗手间，到门口发现一个“清洁中，暂停使用”的牌牌。没办法，工作又忙，所以你只好先放弃去洗手间回去忙工作，可能如此反复，终于你发现可以进了，于是......  
像这样的场景用synchronized你怎么实现？没办法，如果synchronized，当你发现洗手间无法暂时无法进入时，就只能乖乖在门口干等了。而使用trylock()呢，首先你试着去洗手间，发现暂时无法进入(trylock返回false)，于是你继续忙你的工作，如此反复，直到可以进入洗手间为止(trylock返回true)。甚至，你非常急，你可以尝试性的在门口等20秒，不行再去忙工作(trylock(20, TimeUnit.SECONDS);)。

synchrozized：

当代码块 加上 synchrozized之后，有两条改变。一个是原子性（atomicity），一个是可见性（visibility）。原子性意味着一次只能有一个线程获得代码锁，进入synchronized 包围的代码块中执行。而可见性则是对不同范围内对变量的修改做出的一致性。强调变量的可见性与一致性，是因为在Java 内存中，内存缓存和编译器优化在多线程条件下会造成各种反常行为。一般来说，线程以某种不必让其他线程立即可以看到的方式（不管这些线程在寄存器（register）中、在处理器特定的缓存（CPU cache）中，还是通过指令重排或者其他编译器优化），不受缓存变量值的约束，但是加人synchronized关键字之后，那么运行库将确保某一线程对变量所做的更新先于对现有 synchronized 块所进行的更新，当进入由同一监控器（lock）保护的另一个 synchronized 块时，将立刻可以看到这些对变量所做的更新。类似的规则也存在于 volatile 变量。

Lock：

自JDK1.5以为，Java提供了java.util.concurrent这个并发包，在它的子包locks中，提供了一系列关于锁的抽象的类。有二种锁：ReentrantLock，ReentrantReadWriteLock。在ReentrantLock锁的例子的实现如下：

Lock lock = new ReentrantLock();
    try {
        lock.lcok();
        // do something
    } finally {
        lock.unlock();
    }

上面这段代码，首先创建了一个lock，然后调用它的lock()方法，开启锁定，在最后调用它的unlock()解除锁定。值得注意的时，一般在使用锁时，都应该按上面的风格书写代码，即lock.unlock()最好放在finally块，这样可以防止，执行do something时发生异常后，导致锁永远无法被释放。

ReentrantReadWriteLock用法与ReentrantLock基本一样，只是ReentrantReadWriteLock实现了特殊规则（读写锁），在ReentrantReadWriteLock中有两个内部类ReentrantReadWriteLock.ReadLock和ReentrantReadWriteLock.WriteLock(实际上不止两个内部类，还有实现AbstractQueuedSynchronizer的Sync等等)，这两个类分别可以使用ReentrantReadWriteLock的readLock()和writeLock()返回，该读写锁的规则是：只要没有writer，读取锁定可以由多个reader 线程同时保持，而写入锁定是独占的。ReentrantReadWriteLock锁的例子：

package test.mult;
    
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
    
    /**
    * @ClassName: ReadWriteLockTest
    * @author whwang
    * @date 2012-1-11 下午02:20:59
     */
    public class ReadWriteLockTest {
    
        static ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(true);
    
        public static void main(String[] args) {
            // 是否可以进入多个reader - 可以
    
            // 是否可以进入多个writer - 不可以
    
            // 当有reader进入后, writer是否可以进入 - 不可以
    
            // 当有writer进入后, reader是否可以进入 - 不可以
    
            MyThread t1 = new MyThread(0, "t1");
            MyThread t2 = new MyThread(0, "t2");
            MyThread t3 = new MyThread(1, "t3");
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
        }
    
        private static class MyThread extends Thread {
    
            private int type;
    
            private String threadName;
    
            public MyThread(int type, String threadName) {
                this.threadName = threadName;
                this.type = type;
            }
    
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    if (type == 0) {
                        // read
                        ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = null;
                        try {
                            readLock = lock.readLock();
                            readLock.lock();
                            System.err.println("to read...." + threadName);
                            try {
                                Thread.sleep(5 * 1000);
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        } finally {
                            readLock.unlock();
                        }
                    } else {
                        // write
                        ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = null;
                        try {
                            writeLock = lock.writeLock();
                            writeLock.lock();
                            System.err.println("to write...." + threadName);
                            try {
                                Thread.sleep(5 * 1000);
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        } finally {
                            writeLock.unlock();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }