面试官：synchronized 和 Lock 的区别是什么？

「爱情、让人受尽委屈。」 2023-10-01 23:24 45阅读 0赞

#### synchronized实现原理 ####

Java中每一个对象都可以作为锁，这是`synchronized`实现同步的基础：

*  `普通同步方法`，锁是当前实例对象
 *  `静态同步方法`，锁是当前类的class对象
 *  `同步方法块`，锁是括号里面的对象

当一个线程访问同步代码块时，它首先是需要得到锁，当退出或者抛出异常时必须要释放锁，那么它是如何来实现这个机制的呢？我们先看一段简单的代码：

package cn.alibab.javap;
    
    public class SynchronizedTest {
    
        public synchronized void test1(){
    
        }
        public void test2(){
            synchronized (this){
    
            }
        }
    }

利用javap工具（javap是java编译之后的class文件的分解器）查看生成的class文件信息来分析Synchronized的实现

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从上面可以看出，同步代码块是使用`monitorenter`和`monitorexit`指令实现的，同步方法（在这看不出来需要看JVM底层实现）依靠的是方法修饰符上的`ACC_SYNCHRONIZED`实现。

**同步代码块：** `monitorenter`指令是在编译后插入到同步代码块的开始位置，`monitorexit`指令插入到同步代码块的结束位置，JVM需要保证每一个`monitorenter`都有一个`monitorexit`与之相对应。任何对象都有一个monitor与之相关联，当且一个monitor被持有之后，他将处于锁定状态。线程执行到`monitorenter`指令时，将会尝试获取对象所对应的`monitor`所有权，即尝试获取对象的锁；【摘自并发编程艺术】

**同步方法：** `synchronized`方法则会被翻译成普通的方法调用和返回指令如:`invokevirtual、areturn`指令，在VM字节码层面并没有任何特别的指令来实现被`synchronized`修饰的方法，而是在Class文件的方法表中将该方法的`access_flags`字段中的`synchronized`标志位置1，表示该方法是同步方法并使用调用该方法的对象或该方法所属的Class在JVM的内部对象表示Klass做为锁对象。

#### synchronized和lock的区别 ####

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Synchronized编码更简单，锁机制由JVM维护，在竞争不激烈的情况下性能更好。Lock功能更强大更灵活，竞争激烈时性能较好。

区别如下：

*  来源：lock是一个接口，而`synchronized`是java的一个关键字，`synchronized`是内置的语言实现；
 *  异常是否释放锁：`synchronized`在发生异常时候会自动释放占有的锁，因此不会出现死锁；而lock发生异常时候，不会主动释放占有的锁，必须手动unlock来释放锁，可能引起死锁的发生。（所以最好将同步代码块用`try catch`包起来，finally中写入unlock，避免死锁的发生。）
 *  是否响应中断lock等待锁过程中可以用`interrupt`来中断等待，而`synchronized`只能等待锁的释放，不能响应中断；
 *  是否知道获取锁：Lock可以通过`trylock`来知道有没有获取锁，而`synchronized`不能；
 *  Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。（可以通过`readwritelock`实现读写分离）
 *  在性能上来说，如果竞争资源不激烈，两者的性能是差不多的，而当竞争资源非常激烈时（即有大量线程同时竞争），此时Lock的性能要远远优于`synchronized`。所以说，在具体使用时要根据适当情况选择。
 *  `synchronized`使用Object对象本身的`wait 、notify、notifyAll`调度机制，而Lock可以使用`Condition`进行线程之间的调度。

//Condition定义了等待/通知两种类型的方法
    Lock lock=new ReentrantLock();
    Condition condition=lock.newCondition();
    ...
    condition.await();
    ...
    condition.signal();
    condition.signalAll();

synchronized和lock的用法区别

**synchronized：** 在需要同步的对象中加入此控制，`synchronized`可以加在方法上，也可以加在特定代码块中，括号中表示需要锁的对象。

**lock：** 一般使用`ReentrantLock`类做为锁。在加锁和解锁处需要通过`lock()`和`unlock()`显示指出。所以一般会在finally块中写`unlock()`以防死锁。

synchronized和lock性能区别

`synchronized`是托管给JVM执行的，而lock是java写的控制锁的代码。

在Java1.5中，`synchronize`是性能低效的。因为这是一个重量级操作，需要调用操作接口，导致有可能加锁消耗的系统时间比加锁以外的操作还多。相比之下使用Java提供的Lock对象，性能更高一些。

但是到了Java1.6，发生了变化。`synchronize`在语义上很清晰，可以进行很多优化，有适应自旋，锁消除，锁粗化，轻量级锁，偏向锁等等。导致在Java1.6上`synchronize`的性能并不比Lock差。官方也表示，他们也更支持`synchronize`，在未来的版本中还有优化余地。

具体区别：

`synchronized`原始采用的是CPU悲观锁机制，即线程获得的是独占锁。独占锁意味着其他线程只能依靠阻塞来等待线程释放锁。而在CPU转换线程阻塞时会引起线程上下文切换，当有很多线程竞争锁的时候，会引起CPU频繁的上下文切换导致效率很低。

而Lock用的是乐观锁方式。所谓乐观锁就是，每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。乐观锁实现的机制就是CAS操作（`Compare and Swap`）。我们可以进一步研究`ReentrantLock`的源代码，会发现其中比较重要的获得锁的一个方法是`compareAndSetState`。这里其实就是调用的CPU提供的特殊指令。

现代的CPU提供了指令，可以自动更新共享数据，而且能够检测到其他线程的干扰，而 `compareAndSet()` 就用这些代替了锁定。这个算法称作非阻塞算法，意思是一个线程的失败或者挂起不应该影响其他线程的失败或挂起的算法。

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