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我们Java开发中需要保证数据线程安全时有多重选择#xff0c;直接使用线程安全的集合类#xff0c;或者某些变量我们通过ReentrantLock来保证安全#xff0c;或者使用synchronized关键字#xff0c;那两者有何区别#xff1f;
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Reent…背景
我们Java开发中需要保证数据线程安全时有多重选择直接使用线程安全的集合类或者某些变量我们通过ReentrantLock来保证安全或者使用synchronized关键字那两者有何区别
备注
ReentrantLock和synchronized关键字在服务部署多个副本时无法在多个副本之间实现分布式锁这时建议使用Redis或者Zookeeper提供分布式锁其中redis使用redisson会更加便捷并且redisson除了提供分布式锁外还提供队列集合等
官方文档https://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/concurrency/locksync.html
分析
1相似点
这两种同步方式有很多相似之处它们都是加锁方式同步而且都是阻塞式的同步也就是说当如果一个线程获得了对象锁进入了同步块其他访问该同步块的线程都必须阻塞在同步块外面等待而进行线程阻塞和唤醒的代价是比较高的操作系统需要在用户态与内核态之间来回切换代价很高不过可以通过对锁优化进行改善。
2功能区别
两种方式最大区别就是synchronized是java语言的关键字是原生语法层面的互斥是jvm实现的。而ReentrantLock它是JDK 1.5之后提供的API层面的互斥锁需要lock()和unlock()方法配合try/finally语句块来完成
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需要代码主动调用lock/unlock来加锁和释放锁为了避免忘记异常时或者忘记释放锁强烈建议在finally中声明释放锁。以免没有释放释放锁造成DeadLock class X {private final ReentrantLock lock new ReentrantLock();// ...public void m() {lock.lock(); // block until condition holdstry {// ... method body} finally {lock.unlock();}}}锁的细粒度和灵活度很明显ReentrantLock优于synchronized Synchronized可以对方法代码块进行同步实现实例级别类级别的同步 lock可以根据需要对具体需要同步的变量在改变和读取的部分进行加锁和解锁。 lock种类多例如有ReentrantLockReentrantReadWriteLock。
备注StampedLock 不是可重入的
由于ReentrantLock是java.util.concurrent包下提供的一套互斥锁相比synchronizedReentrantLock类提供了一些高级功能主要有以下3项
1.等待可中断
持有锁的线程长期不释放的时候正在等待的线程可以选择放弃等待这相当于Synchronized来说可以避免出现死锁的情况。通过lock.lockInterruptibly()来实现这个机制。
2.公平锁
多个线程等待同一个锁时必须按照申请锁的时间顺序获得锁synchronized锁是非公平锁ReentrantLock默认的构造函数创建的也是非公平锁可以通过将参数设置为true创建公平锁但公平锁表现的性能不是很好。
3.锁绑定多个条件
一个ReentrantLock对象可以同时绑定多个对象。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。
创建公平/非公平锁 /*** Creates an instance of {code ReentrantLock} with the* given fairness policy.** param fair {code true} if this lock should use a fair ordering policy*/public ReentrantLock(boolean fair) {sync fair ? new FairSync() : new NonfairSync();}3性能的区别
在synchronized优化前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。
研究发现锁在大多数情况下不存在多线程竞争情况总是由同一个线程多次获得。在对象的mark word中进行记录获取锁的时候先测试是否是偏向锁
JVM会再当前线程的栈帧中创建用于存储锁记录的空间并将对象头中的mark word复制到锁记录中官方称为displaced mark word。 线程尝试使用cas将对象头中的mark word替换为指向锁记录的指针。如果成功当前线程获得锁如果失败表示其他线程在竞争当前线程使用自旋锁来获取锁。轻量级锁会自动升级额重量级锁
synchronized synchronized关键字经过编译之后会在同步块的前后分别形成monitorenter和monitorexit两个字节码指令。在执行monitorenter指令时首先要尝试获取对象锁。如果这个对象没被锁定或者当前线程已经拥有了那个对象锁把锁的计数器加1相应的在执行monitorexit指令时会将锁计数器减1当计数器为0时锁就被释放了。如果获取对象锁失败那当前线程就要阻塞直到对象锁被另一个线程释放为止。 monitorexit会插入到方法结束 异常时也会释放。 synchronized是可重入的不会出现同一个线程调用的多个方法或者代码块有synchronized自己被自己锁死的状况。
比较表 1
比较项Locksynchronized锁的获取与释放方式必须手动管理锁的获取与释放。通常在try/finally中使用如lock.lock()获取锁lock.unlock()释放锁Java虚拟机自动管理锁的获取与释放。当进入syncronized修饰的方法或代码块时自动获取锁当退出syncronized修饰的方法或代码块或者异常时自动释放锁。是否可中断可中断。如果线程正在等待锁那么可以被中断此功能由lock.lockInterruptibly()提供。不可中断。一旦线程开始等待获取锁并不能被中断公平性默认非公平锁但可配置为公平锁。如果设置为公平锁则按照线程等待的顺序来获取锁非公平锁。它无法保证等待的线程获取锁的顺序。其他lock可以创建Condition无其他功能
