聊一聊线程互斥与同步的那些事（以实例解释synchronized与ReentrantLock）

悠悠 2023-01-15 08:06 65阅读 0赞

# 线程互斥与同步 #

> 结尾有`彩蛋`哦

Java 提供了两种锁机制来控制多个线程对共享资源的互斥访问，synchronized 由 JVM 实现， ，而另一个是 JDK 实现的 ReentrantLock。

--------------------

## synchronized ##

### 1. 同步一个代码块 ###

public void func() { 
        synchronized (this) { 
            // 同步操作代码
        }
    }

它只作用于同一个对象，如果调用两个对象上的同步代码块，就不会进行同步。

对于以下代码，使用 ExecutorService 执行了两个线程，由于调用的是同一个对象的同步代码块，因此这两个线程会进行同步，当一个线程进入同步语句块时，另一个线程就必须等待。  
**代码示例：**

public class SynchronizedExample { 
    
        public void func1() { 
            synchronized (this) { 
                for (int i = 0; i < 10; i++) { 
                    System.out.print(i + " ");
                }
            }
        }
    }

**使用两个线程打印序列：**

public static void main(String[] args) { 
        SynchronizedExample e1 = new SynchronizedExample();
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        executorService.execute(() -> e1.func1());
        executorService.execute(() -> e1.func1());
    }

**打印结果：**

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

对于以下代码，两个线程调用了不同对象的同步代码块，因此这两个线程就不需要同步。从输出结果可以看出，两个线程交叉执行。

public static void main(String[] args) { 
        SynchronizedExample e1 = new SynchronizedExample();
        SynchronizedExample e2 = new SynchronizedExample();
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        executorService.execute(() -> e1.func1());
        executorService.execute(() -> e2.func1());
    }

**执行结果:**

0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9

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### 2.同步一个方法 ###

**代码示例:**

public synchronized void func () { 
        // ...
    }

--------------------

### 3.同步一个类 ###

**代码示例:**

public void func() { 
        synchronized (SynchronizedExample.class) { 
            // ...
        }
    }

作用于整个类，也就是说两个线程调用同一个类的不同对象上的这种同步语句，也会进行同步。

public class SynchronizedExample { 
    
        public void func2() { 
            synchronized (SynchronizedExample.class) { 
                for (int i = 0; i < 10; i++) { 
                    System.out.print(i + " ");
                }
            }
        }
    }

声明两个对象，分别使用不用的线程打印：

public static void main(String[] args) { 
        SynchronizedExample e1 = new SynchronizedExample();
        SynchronizedExample e2 = new SynchronizedExample();
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        executorService.execute(() -> e1.func2());
        executorService.execute(() -> e2.func2());
    }

**执行结果:**

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

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### 4.同步一个静态方法 ###

同步一个静态方法，会作用整个类，因此打印结果与上面同步整个类效果相同。

**定义一个同步的静态方法：**

public class SynchronizedExample1 { 
        public synchronized static void fun(){ 
            for (int i = 0; i < 10; i++) { 
                System.out.print(i + " ");
            }
        }
    }

**使用不同线程打印：**

public static void main(String[] args) { 
            ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
            executorService.execute(() -> SynchronizedExample1.fun());
            executorService.execute(() -> SynchronizedExample1.fun());
        }

**执行结果:**

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

## ReentrantLock ##

ReentrantLock 是 java.util.concurrent(J.U.C)包中的锁。

**通过锁定义一个同步打印：**

public class LockExample { 
    
        private Lock lock = new ReentrantLock();
    
        public void func() { 
            lock.lock();
            try { 
                for (int i = 0; i < 10; i++) { 
                    System.out.print(i + " ");
                }
            } finally { 
           	     // 确保释放锁，从而避免发生死锁。
                lock.unlock(); 
            }
        }
    }

**使用多线程调用:**

public static void main(String[] args) { 
        LockExample lockExample = new LockExample();
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        executorService.execute(() -> lockExample.func());
        executorService.execute(() -> lockExample.func());
    }

**执行结果：**

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

## 对比一下ReentrantLock与synchronized ##

1.  实现方式不同。synchronized 是 JVM 实现的，而 ReentrantLock 是 JDK 实现的。
2.  性能。新版本 Java 对 synchronized 进行了很多优化，例如自旋锁等，synchronized 与 ReentrantLock 大致相同。
3.  等待可中断。当持有锁的线程长期不释放锁的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，改为处理其他事情。ReentrantLock 可中断，而 synchronized 不行。
4.  公平锁。公平锁是指多个线程在等待同一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序来依次获得锁。synchronized 中的锁是非公平的，ReentrantLock 默认情况下也是非公平的，但是也可以是公平的。
5.  锁绑定多个条件。一个 ReentrantLock 可以同时绑定多个 Condition 对象。

**使用建议:**

> 如果你不需要使用 ReentrantLock 的高级功能，那么建议优先使用 synchronized。因为 synchronized 是 JVM 实现的一种锁机制，JVM 原生地支持它，而 ReentrantLock 不是所有的 JDK 版本都支持。并且使用 synchronized 不用担心没有释放锁而导致死锁问题，因为 JVM 会确保锁的释放。

## 彩蛋 ##

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**超神学院语录:**

> 兄弟，你只是个战士，不要想着那些，日天的事

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