5分钟搞清楚Synchronized和Lock的概念与区别

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前言

并发编程中，锁是经常需要用到的，今天我们一起来看下Java中的锁机制：synchronized和lock。

Synchronized 和 Lock的概念

Synchronized 是Java 并发编程中很重要的关键字，另外一个很重要的是 volatile。Syncronized 的目的是一次只允许一个线程进入由他修饰的代码段，从而允许他们进行自我保护。Synchronized 很像生活中的锁例子，进入由Synchronized 保护的代码区首先需要获取 Synchronized 这把锁，其他线程想要执行必须进行等待。Synchronized 锁住的代码区域执行完成后需要把锁归还，也就是释放锁，这样才能够让其他线程使用。

Lock 是 Java并发编程中很重要的一个接口，它要比 Synchronized 关键字更能直译"锁"的概念，Lock需要手动加锁和手动解锁，一般通过 lock.lock() 方法来进行加锁，通过 lock.unlock() 方法进行解锁。与 Lock 关联密切的锁有 ReetrantLock 和 ReadWriteLock。

ReetrantLock 实现了Lock接口，它是一个可重入锁，内部定义了公平锁与非公平锁。

ReadWriteLock 一个用来获取读锁，一个用来获取写锁。也就是说将文件的读写操作分开，分成2个锁来分配给线程，从而使得多个线程可以同时进行读操作。ReentrantReadWirteLock实现了ReadWirteLock接口，并未实现Lock接口。

Synchronized 和 Lock 的使用

Synchronized 和 Lock 的使用：

下面是 Synchronized 的例子:

在方法上使用 Synchronized

方法声明时使用，放在范围操作符之后,返回类型声明之前。即一次只能有一个线程进入该方法，其他线程要想在此时调用该方法，只能排队等候。

private int number; public synchronized void numIncrease(){ number++; }

在某个代码段使用 Synchronized

你也可以在某个代码块上使用 Synchronized 关键字，表示只能有一个线程进入某个代码段。

public void numDecrease(Object num){ synchronized (num){ number++; } }

使用 Synchronized 锁住整个对象

synchronized后面括号里是一对象，此时线程获得的是对象锁。

public void test() { synchronized (this) { // ... } }

下面是 Lock 的例子：

Lock是一个接口，它主要由下面这几个方法

public interface Lock { void lock(); void lockInterruptibly() throws InterruptedException; boolean tryLock(); boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException; void unlock(); Condition newCondition(); }

对上面 Lock 接口的方法做一个简单的解释：

lock(): lock 方法可能是平常使用最多的一个方法，就是用来获取锁。如果锁被其他线程获取，则进行等待。

如果采用Lock，必须主动去释放锁，并且在发生异常时，不会自动释放锁。

Lock lock = ...; lock.lock(); try{ //处理任务 }catch(Exception ex){ }finally{ lock.unlock(); //释放锁 }

tryLock() ：方法是有返回值的，它表示用来尝试获取锁，如果获取成功，则返回true，如果获取失败（即锁已被其他线程获取），则返回false，也就说这个方法无论如何都会立即返回。在拿不到锁时不会一直在那等待。

tryLock(long time, TimeUnit unit) 方法和tryLock()方法是类似的，只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待一定的时间，在时间期限之内如果还拿不到锁，就返回false。如果如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁，则返回true。

Lock lock = ...; if(lock.tryLock()) { try{ //处理任务 }catch(Exception ex){ }finally{ lock.unlock(); //释放锁 } }else { //如果不能获取锁，则直接做其他事情 }

lockInterruptibly() : 此方法比较特殊，当通过这个方法去获取锁时，如果线程正在等待获取锁，则这个线程能够响应中断，即中断线程的等待状态。也就是说，当两个线程同时通过 lock.lockInterruptibly() 想获取某个锁时，假若此时线程A获取到了锁，而线程B只有在等待，那么对线程B调用 threadB.interrupt() 方法能够中断线程B的等待过程。

由于 lockInterruptibly() 的声明中抛出了异常，所以 lock.lockInterruptibly() 必须放在try块中或者在调用lockInterruptibly() 的方法外声明抛出 InterruptedException。一般形式如下：

public void method() throws InterruptedException { lock.lockInterruptibly(); try { //..... } finally { lock.unlock(); } }

一般来说，使用Lock必须在try{}catch{}块中进行，并且将释放锁的操作放在finally块中进行，以保证锁一定被被释放，防止死锁的发生。

注意，当一个线程获取了锁之后，是不会被interrupt()方法中断的。因为本身在前面的文章中讲过单独调用interrupt()方法不能中断正在运行过程中的线程，只能中断阻塞过程中的线程。因此当通过lockInterruptibly()方法获取某个锁时，如果不能获取到，只有进行等待的情况下，是可以响应中断的。而用synchronized修饰的话，当一个线程处于等待某个锁的状态，是无法被中断的，只有一直等待下去。

Synchronized 和 Lock 的主要区别

Synchronzied 和 Lock 的主要区别如下：

存在层面：Syncronized 是Java 中的一个关键字，存在于 JVM 层面，Lock 是 Java 中的一个接口
锁的释放条件：1. 获取锁的线程执行完同步代码后，自动释放；2. 线程发生异常时，JVM会让线程释放锁；Lock 必须在 finally 关键字中释放锁，不然容易造成线程死锁
锁的获取: 在 Syncronized 中，假设线程 A 获得锁，B 线程等待。如果 A 发生阻塞，那么 B 会一直等待。在 Lock 中，会分情况而定，Lock 中有尝试获取锁的方法，如果尝试获取到锁，则不用一直等待
锁的状态：Synchronized 无法判断锁的状态，Lock 则可以判断
锁的类型：Synchronized 是可重入，不可中断，非公平锁；Lock 锁则是可重入，可判断，可公平锁
锁的性能：Synchronized 适用于少量同步的情况下，性能开销比较大。Lock 锁适用于大量同步阶段：
Lock 锁可以提高多个线程进行读的效率(使用 readWriteLock)
在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；
ReetrantLock 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。