1、Synchronized與Lock對(duì)比

• 實(shí)現(xiàn)方式：Synchronized是Java語(yǔ)言內(nèi)置的關(guān)鍵字，而Lock是一個(gè)Java接口。
• 鎖的獲取和釋放：Synchronized是隱式獲取和釋放鎖，由Java虛擬機(jī)自動(dòng)完成；而Lock需要顯式地調(diào)用lock()方法獲取鎖，并且必須在finally塊中調(diào)用unlock()方法來(lái)釋放鎖。
• 可中斷性：在獲取鎖的過(guò)程中，如果線程被中斷，synchronized會(huì)拋出InterruptedException異常并且自動(dòng)釋放鎖，而Lock則需要手動(dòng)捕獲InterruptedException異常并處理，同時(shí)也支持非阻塞、可輪詢以及定時(shí)獲取鎖的方式。
• 公平性：Synchronized不保證線程獲取鎖的公平性，而Lock可以通過(guò)構(gòu)造函數(shù)指定公平或非公平鎖。
• 鎖狀態(tài)：Synchronized無(wú)法判斷鎖的狀態(tài)，而Lock可以通過(guò)tryLock()、isLocked()來(lái)判斷鎖的狀態(tài)(線程是否可能取到鎖、鎖是否被占用等)。
• 粒度：Synchronized鎖的粒度較粗，只能鎖住整個(gè)方法或代碼塊，而Lock可以細(xì)粒度地控制鎖的范圍，比如鎖某個(gè)對(duì)象的部分屬性。
• 場(chǎng)景：如果在簡(jiǎn)單的并發(fā)場(chǎng)景下，推薦使用Synchronized；而在需要更高級(jí)的鎖控制時(shí)，可以考慮使用Lock。

一般情況建議使用Synchronized，在JDK1.5之前Lock優(yōu)于Synchronized，但在JDK1.5之后對(duì)Synchronized進(jìn)行了優(yōu)化，后面在性能方面基本與Lock一樣且使用簡(jiǎn)單(有作者說(shuō)"Synchronized是親生的，JDK還是會(huì)一直優(yōu)化他不會(huì)讓Lock優(yōu)于它")。

2、Synchronized與Lock原理

2.1 Synchronized原理

Synchronized是Java語(yǔ)言中最常用的同步機(jī)制之一，它可以確保多個(gè)線程訪問(wèn)共享資源時(shí)的互斥性和可見性。Synchronized關(guān)鍵字的原理如下：

• Synchronized使用了內(nèi)置鎖（也稱為監(jiān)視器鎖）來(lái)實(shí)現(xiàn)同步。每個(gè)Java對(duì)象都有一個(gè)內(nèi)置鎖，當(dāng)該對(duì)象作為鎖被獲取時(shí)，其他試圖獲取該鎖的線程會(huì)被阻塞，直到該鎖被釋放。
• Synchronized的鎖是與對(duì)象相關(guān)聯(lián)的。當(dāng)一個(gè)線程進(jìn)入Synchronized代碼塊時(shí)，它必須先獲取該對(duì)象的鎖才能執(zhí)行代碼，否則就會(huì)被阻塞。當(dāng)該線程退出Synchronized代碼塊時(shí)，它會(huì)自動(dòng)釋放該對(duì)象的鎖。
• Synchronized具有可重入性。如果當(dāng)前線程已經(jīng)獲得了某個(gè)對(duì)象的鎖，那么它可以繼續(xù)訪問(wèn)該對(duì)象的其他Synchronized代碼塊，而不會(huì)被自己持有的鎖所阻塞。
• Synchronized還具有volatile變量的讀寫語(yǔ)義。在使用Synchronized關(guān)鍵字時(shí)，內(nèi)存屏障會(huì)確保本地線程中修改過(guò)的變量值被刷新回主內(nèi)存，從而保證了多個(gè)線程之間對(duì)變量修改的可見性。

Synchronized通過(guò)使用內(nèi)置鎖、與對(duì)象關(guān)聯(lián)的鎖、可重入性以及內(nèi)存屏障等機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)線程的同步和鎖的管理，以保證對(duì)共享資源的訪問(wèn)具有互斥性和可見性。

2.2 Lock原理

Lock是Java語(yǔ)言中的一種高級(jí)同步機(jī)制，它提供了比Synchronized更加靈活和可擴(kuò)展的同步特性。Lock機(jī)制的原理如下：

• Lock使用了對(duì)象的鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)同步。每個(gè)Lock對(duì)象都有一個(gè)鎖，當(dāng)該鎖被獲取時(shí)，其他試圖獲取該鎖的線程會(huì)被阻塞，直到該鎖被釋放。
• Lock的鎖是與對(duì)象無(wú)關(guān)的。相比于Synchronized關(guān)鍵字，Lock提供了更加靈活的方式來(lái)控制鎖的獲取和釋放。例如，它支持可中斷的獲取鎖操作、超時(shí)獲取鎖操作等等。因此，在需要手動(dòng)控制鎖的獲取和釋放時(shí)，Lock是一個(gè)很好的選擇。
• Lock還具有可重入性。如果當(dāng)前線程已經(jīng)獲得了某個(gè)Lock對(duì)象的鎖，那么它可以繼續(xù)訪問(wèn)該對(duì)象的其他Lock代碼塊，而不會(huì)被自己持有的鎖所阻塞。
• Lock使用了條件變量來(lái)實(shí)現(xiàn)線程的等待和通知。Condition接口提供了await()、signal()和signalAll()等方法，用于線程之間的等待和通知，從而避免了Object類中wait()和notify()方法可能出現(xiàn)的信號(hào)丟失問(wèn)題。

Lock通過(guò)使用對(duì)象的鎖、與對(duì)象無(wú)關(guān)的鎖、可重入性以及條件變量等機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)線程的同步和鎖的管理，以保證對(duì)共享資源的訪問(wèn)具有互斥性和可見性。與Synchronized關(guān)鍵字相比，Lock提供了更加靈活和可擴(kuò)展的同步特性，但也需要更多的代碼來(lái)控制鎖的獲取和釋放。

3、Synchronized與Lock使用

下面分別給出Synchronized和Lock的使用示例。

Synchronized

    public class Counter {
        private int count;

        public synchronized void increment() {
            count++;
        }
    }

上述代碼定義了一個(gè)計(jì)數(shù)器類Counter，方法都使用了synchronized關(guān)鍵字來(lái)實(shí)現(xiàn)線程同步。

Lock

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Counter {
    private int count;
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    public void increment() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

上述代碼也是定義了一個(gè)計(jì)數(shù)器類Counter，但是使用的是Lock接口來(lái)實(shí)現(xiàn)線程同步。在這種情況下，需要先創(chuàng)建一個(gè)ReentrantLock對(duì)象，然后在需要同步的代碼塊中調(diào)用lock()方法獲取鎖，在finally塊中調(diào)用unlock()方法釋放鎖。

總的來(lái)說(shuō)，Synchronized更加簡(jiǎn)單易用，適合用于一些簡(jiǎn)單的并發(fā)場(chǎng)景；而Lock提供了更多的靈活性和可擴(kuò)展性，適合用于一些復(fù)雜的并發(fā)場(chǎng)景。

4、相關(guān)問(wèn)題

1）Synchronized和Lock有什么區(qū)別？

• 實(shí)現(xiàn)方式：Synchronized是Java內(nèi)置的關(guān)鍵字，而Lock是一個(gè)接口。
• 鎖的獲取和釋放：Synchronized的獲取和釋放鎖由JVM自動(dòng)完成，而Lock需要手動(dòng)調(diào)用lock()方法獲取鎖并在finally塊中調(diào)用unlock()方法釋放鎖。
• 可中斷性：如果線程在獲取鎖的過(guò)程中被中斷，Synchronized會(huì)拋出InterruptedException異常并自動(dòng)釋放鎖，而Lock需要手動(dòng)處理這種情況。
• 公平性：Synchronized不保證公平性，而Lock可以通過(guò)構(gòu)造函數(shù)指定公平或非公平鎖。
• 粒度：Synchronized鎖的粒度比較粗，只能鎖住整個(gè)方法或代碼塊，而Lock可以細(xì)粒度地控制鎖的范圍。

2）Synchronized的實(shí)現(xiàn)原理是什么？

Synchronized是基于Java對(duì)象頭的監(jiān)視器（Monitor）實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)Java對(duì)象都有一個(gè)監(jiān)視器，同步塊的進(jìn)入和退出需要獲取和釋放對(duì)象的監(jiān)視器。當(dāng)線程嘗試進(jìn)入一個(gè)被鎖住的同步塊時(shí)，它會(huì)先嘗試獲取對(duì)象的監(jiān)視器鎖，如果鎖已經(jīng)被占用，線程就會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到鎖被釋放。

3）Lock的實(shí)現(xiàn)原理是什么？

Lock的實(shí)現(xiàn)是基于Java的AbstractQueuedSynchronizer（AQS）框架的。Lock接口定義了多個(gè)獲取和釋放鎖的方法，其中比較重要的是lock()和unlock()方法。當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用lock()方法獲取鎖時(shí)，如果鎖未被占用，則該線程會(huì)占用鎖并繼續(xù)執(zhí)行；否則，該線程會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到鎖被釋放。當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用unlock()方法釋放鎖時(shí)，會(huì)通知等待隊(duì)列中的其他線程繼續(xù)嘗試獲取鎖。

4）什么是可重入鎖？

可重入鎖指的是同一個(gè)線程在持有鎖的情況下，能夠再次獲取該鎖，而不會(huì)導(dǎo)致死鎖。Synchronized和ReentrantLock都是可重入鎖?？芍厝腈i通過(guò)記錄持有鎖的線程和重入次數(shù)，來(lái)避免死鎖的發(fā)生。

5）ReentrantLock為什么比Synchronized更靈活？

ReentrantLock比Synchronized更靈活主要因?yàn)樗峁┝艘韵鹿δ埽?/p>

• 可以指定公平鎖或非公平鎖。
• 支持獲取鎖的超時(shí)時(shí)間。
• 支持可中斷的獲取鎖操作。
• 可以通過(guò)tryLock()方法嘗試獲取鎖，如果鎖已經(jīng)被占用，則返回false。
• 支持多個(gè)Condition對(duì)象，可以讓線程在不同的條件下等待和喚醒。

6）什么是鎖自旋？

鎖自旋是一種優(yōu)化鎖競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)，它用于減少線程在獲取鎖時(shí)的等待時(shí)間。當(dāng)一個(gè)線程請(qǐng)求獲取某個(gè)對(duì)象的鎖時(shí)，如果此時(shí)鎖已經(jīng)被其他線程占用，那么該線程會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)等待鎖的釋放。而使用鎖自旋技術(shù)，線程在發(fā)現(xiàn)鎖被其他線程占用時(shí)，并不會(huì)立即進(jìn)入阻塞狀態(tài)，而是執(zhí)行一段循環(huán)代碼（稱為自旋），等待鎖的持有者釋放鎖。

以上就是一文帶你搞懂Java中Synchronized和Lock的原理與使用的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java Synchronized Lock的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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