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聊聊高并发:Java中的ReentrantLock和synchronized两种锁定机制的对比

懂一点架构 2017-10-29

锁的实现:

synchronized是依赖于JVM实现的,而ReenTrantLock是JDK实现的,有什么区别,说白了就类似于操作系统来控制实现和用户自己敲代码实现的区别。前者的实现是比较难见到的,后者有直接的源码可供阅读。


性能的区别:

在synchronized优化以前,synchronized的性能是比ReenTrantLock差很多的,但是自从synchronized引入了偏向锁,轻量级锁(自旋锁)后,两者的性能就差不多了,在两种方法都可用的情况下,官方甚至建议使用synchronized


解读:在JDK 1.6之后,虚拟机对于synchronized关键字进行整体优化后,在性能上synchronized与ReentrantLock已没有明显差距,因此在使用选择上,需要根据场景而定,大部分情况下我们依然建议是synchronized关键字,原因之一是使用方便语义清晰,二是性能上虚拟机已为我们自动优化。而ReentrantLock提供了多样化的同步特性,如超时获取锁、可以被中断获取锁(synchronized的同步是不能中断的)、等待唤醒机制的多个条件变量(Condition)等,因此当我们确实需要使用到这些功能是,可以选择ReentrantLock。

 

功能区别:

便利性:很明显Synchronized的使用比较方便简洁,并且由编译器去保证锁的加锁和释放,而ReenTrantLock需要手工声明来加锁和释放锁,为了避免忘记手工释放锁造成死锁,所以最好在finally中声明释放锁。

锁的细粒度和灵活度:很明显ReenTrantLock优于synchronized


ReenTrantLock独有的能力:

1,ReenTrantLock可以指定是公平锁还是非公平锁。而synchronized只能是非公平锁。所谓的公平锁就是先等待的线程先获得锁。

2,ReenTrantLock提供了一个Condition(条件)类,用来实现分组唤醒需要唤醒的线程们,而不是像synchronized要么随机唤醒一个线程要么唤醒全部线程。

3,ReenTrantLock提供了一种能够中断等待锁的线程的机制,通过lock.lockInterruptibly()来实现这个机制。


ReenTrantLock实现的原理:

简单来说,ReenTrantLock的实现是一种自旋锁,通过循环调用CAS操作来实现加锁。它的性能比较好也是因为避免了使线程进入内核态的阻塞状态。想尽办法避免线程进入内核的阻塞状态是我们去分析和理解锁设计的关键钥匙。


什么情况下使用ReenTrantLock:

答案是,如果你需要实现ReenTrantLock的三个独有功能时。


Java中的锁介绍

1) 可重入锁:如果锁具备可重入性,则称作为可重入锁。像synchronized和ReentrantLock都是可重入锁,可重入性在我看来实际上表明了锁的分配机制:基于线程的分配,而不是基于方法调用的分配。举个简单的例子,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。

2) 可中断锁:可中断锁:顾名思义,就是可以相应中断的锁。在Java中,synchronized就不是可中断锁,而Lock是可中断锁。如果某一线程A正在执行锁中的代码,另一线程B正在等待获取该锁,可能由于等待时间过长,线程B不想等待了,想先处理其他事情,我们可以让它中断自己或者在别的线程中中断它,这种就是可中断锁。在前面演示lockInterruptibly()的用法时已经体现了Lock的可中断性。

3) 公平锁:公平锁即尽量以请求锁的顺序来获取锁。比如同是有多个线程在等待一个锁,当这个锁被释放时,等待时间最久的线程(最先请求的线程)会获得该所,这种就是公平锁。非公平锁即无法保证锁的获取是按照请求锁的顺序进行的。这样就可能导致某个或者一些线程永远获取不到锁。在Java中,synchronized就是非公平锁,它无法保证等待的线程获取锁的顺序。而对于ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock,它默认情况下是非公平锁,但是可以设置为公平锁。我们可以在创建ReentrantLock对象时,通过以下方式来设置锁的公平性:ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);如果参数为true表示为公平锁,为fasle为非公平锁。默认情况下,如果使用无参构造器,则是非公平锁。

4) 读写锁:读写锁将对一个资源(比如文件)的访问分成了2个锁,一个读锁和一个写锁。正因为有了读写锁,才使得多个线程之间的读操作不会发生冲突。ReadWriteLock就是读写锁,它是一个接口,ReentrantReadWriteLock实现了这个接口。可以通过readLock()获取读锁,通过writeLock()获取写锁。 



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