ReentrantLock鎖與內置鎖synchronized

一、內置鎖

使用Syschronized 關鍵字 同步代碼塊(同步方法)都是使用到對象的內置鎖

1、對象內置鎖

  1. 使用對象自身的內置鎖(監視器鎖-monitor lock)
  2. 實例方法-使用實例對象鎖,static 方法 使用Class對象鎖
  3. 對象內置鎖爲互斥鎖,一個同步塊,只有一個線程進入
  4. 同步代碼塊中的代碼具有原子性
  5. 進入代碼塊內獲取到鎖,無論正常退出or異常都會釋放鎖

2、可重入

  1. 可重入,表示內置鎖獲取鎖的粒度是線程,而不是調用
  2. 同一個線程可以重複獲取同一個內置鎖

3、保護狀態

  1. 內置鎖可以保證原子性操作
  2. 對象的內置鎖和對象本身的狀態沒有內在關聯關係
  3. 很多類使用對象內置鎖,單對象的域不一定使用內置鎖保護
  4. 一個線程獲取到對象的內置鎖,其他對象同樣還是可以訪問該對象,只是獲取不了這個對象的鎖

java在設計上每個對象都有一個內置鎖,只是爲了免去需要時顯示的創建鎖對象

對於包含多個變量的不變形條件,所有變量使用同一個鎖來保護,可以保證一致性

4、使用

  1. 儘量縮小同步塊的大小,耗時操作如果不是需要同步的,應該在同步塊外
  2. 同步代碼塊如果是耗時的,會帶來活躍性或性能問題
  3. 無相關性的同步,可以使用多個、或者拆開到多個同步塊中

二、 ReentrantLock 與 synchronized對比

1、相同點

  1. 具有相同的互斥性和內存可見性
  2. 進入同步塊與獲取ReentrantLock,退出同步塊與釋放ReentrantLock具有相同內存語義
  3. 同樣是可重入

2、區別

  1. 處理鎖的不可用性問題更加靈活
  2. 同步塊無法中斷等待的線程,無法無限等待
  3. 必須(自動)代碼塊後釋放鎖,包括異常,無法實現非阻塞結構的加鎖規則
  4. ReentrantLocak必須主動釋放鎖,異常不會自動釋放鎖,更加危險(忘記了釋放)

3、鎖的輪詢與定時

內置鎖中,會出現死鎖問題:出現不一致的鎖順序(相互等待),解決的方法只能重啓應用

Lock接口中定義的 tryLock()、tryLock(long timeout,TimeUnit unit)方法,可以實現可輪詢、可定時的獲取鎖操作,
在獲取不到鎖,或超時,可以輪詢重試,或者超時退出獲取請求,這樣可以有效的避免死鎖

4、可中斷鎖

Lock 接口定義的方法 lockInterruptibly()阻塞獲取鎖,能響應線程中斷請求,同步代碼塊則不能響應中斷,只能一直阻塞或者成功獲取到鎖

5、非塊結構加鎖

同步代碼塊的加鎖、釋放鎖都是基於synchronized同步關鍵字的代碼塊,自動獲取鎖、釋放鎖,使用簡單,可以避免忘記釋放鎖的編程錯誤;
但這樣的加鎖規則不靈活,不能自己控制獲取和釋放

6、鎖的公平性

公平鎖:

線程按照獲取鎖的請求順序獲取到鎖,一個線程發出獲取鎖時,如果鎖已經由另一線程持有或者有其他線程在隊列等待獲取鎖,那麼這個新請求的線程將放入到隊列中

非公平鎖:

線程獲取到鎖的順序與請求鎖的順序不能保證,存在線程直接“插隊”獲取鎖的情況:一個線程發出獲取鎖時,如果當前鎖的狀態變爲可獲取,那麼這個新請求鎖的線程將直接跳過等待隊列並獲取到鎖

非公平鎖比公平鎖提供更好的性能:
公平鎖在掛起線程和恢復線程時存在的開銷降低了性能,在鎖競爭激烈的情況下,恢復一個被掛起的線程與該線程真正開始運行存在嚴重的延遲,舉個公平鎖例子:A線程持有一個鎖,此時B線程請求這個鎖,則B被掛起、放入等待隊列,當A釋放鎖時,B將被喚醒,恢復運行再次嘗試獲取鎖;喚醒B並等待恢復運行是有時間消耗的;
假設A釋放鎖時,線程C也請求這個鎖,非公平鎖情況下,C可能會在B喚醒前直接獲得並使用這個鎖,更加充分的使用到了鎖的時間,因此吞吐量會更高

默認ReentrantLock與synchronized內置鎖都是非公平鎖,ReentrantLock也提供了非公平鎖的實現,一般情況下,非公平鎖時可以符合使用要求,java語言規範沒有要求內置鎖要實現公平,ReentrantLock也沒有降低公平性;

三、synchronized與ReentrantLock選擇

ReentrantLock擁有內置鎖沒有的特性:鎖等待(超時,輪詢)、可中斷的鎖等待阻塞、公平性鎖、更加靈活可以實現非塊結構加鎖;
而內置鎖的使用更加簡單明瞭,自動獲取鎖和釋放鎖,比ReentrantLock更加安全,不會因爲忘記釋放鎖導致不可知問題;
在性能方法,java6後兩者實際相差不大。當內置鎖不能滿足使用需求是,可以考慮使用ReentrantLock,即還是優先使用內置鎖

以上只是基於對比說明了內置鎖和ReentranLock,沒有具體詳細的例子,如有不對或不能理解,還請評論交流

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