Java基础 - Synchronized与Lock锁的区别
wo8553456
8年前
<h2>楔子</h2> <p>最近一直都比较忙，没有时间写博客了。今天项目终于灰度了，可以有时间写写博客，看看文章了！！！╮(╯▽╰)╭</p> <p>今天要写的主题是Java的基础知识，Synchronized和Lock锁的区别！！！</p> <h2>区别</h2> <p>1、ReentrantLock拥有Synchronized相同的并发性和内存语义，此外还多了 锁投票，定时锁等候和中断锁等候等特性。</p> <p>线程A和B都要获取对象O的锁定，假设A获取了对象O锁，B将等待A释放对O的锁定</p> <p>如果使用 synchronized ，如果A不释放，B将一直等下去，不能被中断</p> <p>如果 使用ReentrantLock，如果A不释放，可以使B在等待了足够长的时间以后，中断等待，而干别的事情</p> <p>ReentrantLock获取锁定与三种方式：</p> <ul> <li> <p>lock(), 如果获取了锁立即返回，如果别的线程持有锁，当前线程则一直处于休眠状态，直到获取锁</p> </li> <li> <p>tryLock(), 如果获取了锁立即返回true，如果别的线程正持有锁，立即返回false；</p> </li> <li> <p>tryLock(long timeout,TimeUnit unit)， 如果获取了锁定立即返回true，如果别的线程正持有锁，会等待参数给定的时间，在等待的过程中，如果获取了锁定，就返回true，如果等待超时，返回false；</p> </li> <li> <p>lockInterruptibly:如果获取了锁定立即返回，如果没有获取锁定，当前线程处于休眠状态，直到或者锁定，或者当前线程被别的线程中断</p> </li> </ul> <p>2、synchronized是在JVM层面上实现的，不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定，但是使用Lock则不行，lock是通过代码实现的，要保证锁定一定会被释放，就必须将unLock()放到finally{}中</p> <p>3、在资源竞争不是很激烈的情况下，Synchronized的性能要优于ReetrantLock，但是在资源竞争很激烈的情况下，Synchronized的性能会下降几十倍，但是ReetrantLock的性能能维持常态；</p> <p>5.0的多线程任务包对于同步的性能方面有了很大的改进，在原有synchronized关键字的基础上，又增加了ReentrantLock，以及各种Atomic类。了解其性能的优劣程度，有助与我们在特定的情形下做出正确的选择。</p> <h2>简单的总结</h2> <ul> <li> <p>synchronized：</p> <p>在资源竞争不是很激烈的情况下，偶尔会有同步的情形下，synchronized是很合适的。原因在于，编译程序通常会尽可能的进行优化synchronize，另外可读性非常好，不管用没用过5.0多线程包的程序员都能理解。</p> </li> <li> <p>ReentrantLock:</p> <p>ReentrantLock提供了多样化的同步，比如有时间限制的同步，可以被Interrupt的同步（synchronized的同步是不能Interrupt的）等。在资源竞争不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差点点。但是当同步非常激烈的时候，synchronized的性能一下子能下降好几十倍。而ReentrantLock确还能维持常态。</p> </li> <li> <p>Atomic:</p> <p>和上面的类似，不激烈情况下，性能比synchronized略逊，而激烈的时候，也能维持常态。激烈的时候，Atomic的性能会优于ReentrantLock一倍左右。但是其有一个缺点，就是只能同步一个值，一段代码中只能出现一个Atomic的变量，多于一个同步无效。因为他不能在多个Atomic之间同步。</p> </li> </ul> <p>所以，我们写同步的时候，优先考虑synchronized，如果有特殊需要，再进一步优化。ReentrantLock和Atomic如果用的不好，不仅不能提高性能，还可能带来灾难。</p> <h2>测试结果</h2> <p>先贴测试结果：再贴代码（Atomic测试代码不准确，一个同步中只能有1个Actomic，这里用了2个，但是这里的测试只看速度）</p> <p>round:100000 thread:5</p> <p>Sync = 35301694</p> <p>Lock = 56255753</p> <p>Atom = 43467535</p> <p>round:200000 thread:10</p> <p>Sync = 110514604</p> <p>Lock = 204235455</p> <p>Atom = 170535361</p> <p>round:300000 thread:15</p> <p>Sync = 253123791</p> <p>Lock = 448577123</p> <p>Atom = 362797227</p> <p>round:400000 thread:20</p> <p>Sync = 16562148262</p> <p>Lock = 846454786</p> <p>Atom = 667947183</p> <p>round:500000 thread:25</p> <p>Sync = 26932301731</p> <p>Lock = 1273354016</p> <p>Atom = 982564544</p> <h2>Java代码</h2> <pre> <code class="language-java">package test.thread; import static java.lang.System.out; import java.util.Random; import java.util.concurrent.BrokenBarrierException; import java.util.concurrent.CyclicBarrier; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class TestSyncMethods { public static void test(int round,int threadNum,CyclicBarrier cyclicBarrier){ new SyncTest("Sync",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime(); new LockTest("Lock",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime(); new AtomicTest("Atom",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime(); } public static void main(String args[]){ for(int i=0;i<5;i++){ int round=100000*(i+1); int threadNum=5*(i+1); CyclicBarrier cb=new CyclicBarrier(threadNum*2+1); out.println("=========================="); out.println("round:"+round+" thread:"+threadNum); test(round,threadNum,cb); } } } class SyncTest extends TestTemplate{ public SyncTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){ super( _id, _round, _threadNum, _cb); } @Override /** * synchronized关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题 */ synchronized long getValue() { return super.countValue; } @Override synchronized void sumValue() { super.countValue+=preInit[index++%round]; } } class LockTest extends TestTemplate{ ReentrantLock lock=new ReentrantLock(); public LockTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){ super( _id, _round, _threadNum, _cb); } /** * synchronized关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题 */ @Override long getValue() { try{ lock.lock(); return super.countValue; }finally{ lock.unlock(); } } @Override void sumValue() { try{ lock.lock(); super.countValue+=preInit[index++%round]; }finally{ lock.unlock(); } } } class AtomicTest extends TestTemplate{ public AtomicTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){ super( _id, _round, _threadNum, _cb); } @Override /** * synchronized关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题 */ long getValue() { return super.countValueAtmoic.get(); } @Override void sumValue() { super.countValueAtmoic.addAndGet(super.preInit[indexAtomic.get()%round]); } } abstract class TestTemplate{ private String id; protected int round; private int threadNum; protected long countValue; protected AtomicLong countValueAtmoic=new AtomicLong(0); protected int[] preInit; protected int index; protected AtomicInteger indexAtomic=new AtomicInteger(0); Random r=new Random(47); //任务栅栏，同批任务，先到达wait的任务挂起，一直等到全部任务到达制定的wait地点后，才能全部唤醒，继续执行 private CyclicBarrier cb; public TestTemplate(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){ this.id=_id; this.round=_round; this.threadNum=_threadNum; cb=_cb; preInit=new int[round]; for(int i=0;i<preInit.length;i++){ preInit[i]=r.nextInt(100); } } abstract void sumValue(); /* * 对long的操作是非原子的，原子操作只针对32位 * long是64位，底层操作的时候分2个32位读写，因此不是线程安全 */ abstract long getValue(); public void testTime(){ ExecutorService se=Executors.newCachedThreadPool(); long start=System.nanoTime(); //同时开启2*ThreadNum个数的读写线程 for(int i=0;i<threadNum;i++){ se.execute(new Runnable(){ public void run() { for(int i=0;i<round;i++){ sumValue(); } //每个线程执行完同步方法后就等待 try { cb.await(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (BrokenBarrierException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } }); se.execute(new Runnable(){ public void run() { getValue(); try { //每个线程执行完同步方法后就等待 cb.await(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (BrokenBarrierException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } }); } try { //当前统计线程也wait,所以CyclicBarrier的初始值是threadNum*2+1 cb.await(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (BrokenBarrierException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } //所有线程执行完成之后，才会跑到这一步 long duration=System.nanoTime()-start; out.println(id+" = "+duration); } }</code></pre> <h2>补充知识</h2> <p>CyclicBarrier和CountDownLatch一样，都是关于线程的计数器。</p> <ul> <li>CyclicBarrier初始化时规定一个数目，然后计算调用了CyclicBarrier.await()进入等待的线程数。当线程数达到了这个数目时，所有进入等待状态的线程被唤醒并继续。</li> <li>CyclicBarrier就象它名字的意思一样，可看成是个障碍， 所有的线程必须到齐后才能一起通过这个障碍。</li> <li>CyclicBarrier初始时还可带一个Runnable的参数， 此Runnable任务在CyclicBarrier的数目达到后，所有其它线程被唤醒前被执行。</li> </ul> <p> </p> <p>来自：http://hanhailong.com/2016/12/10/Synchronized与Lock锁的区别/</p> <p> </p>