淺析synchronized和Lock

淺析synchronized和Lock

1.寫在前面

在最近的一次面試中，被面試官問到了synchronized已經能夠保證一個線程可以同步訪問代碼塊，爲何還要單獨的提供Lock接口呢？今天，咱們就來一塊兒探討下這個問題。

2.死鎖問題

在談論synchronized和Lock以前，咱們先來看一下死鎖的問題。若是要發生死鎖，則必須存在如下四個必要條件，缺一不可。

• 互斥條件：
  在一段時間內某資源僅爲一個線程所佔有。此時如有其餘線程請求該資源，則請求線程只能等待。
• 不可剝奪條件：
  線程所得到的資源在未使用完畢以前，不能被其餘線程強行奪走，即只能由得到該資源的線程本身來釋放（只能是主動釋放)。
• 請求與保持條件：
  線程已經保持了至少一個資源，但又提出了新的資源請求，而該資源已被其餘線程佔有，此時請求線程被阻塞，但對本身已得到的資源保持不放。
• 循環等待條件：
  在發生死鎖時必然存在一個進程等待隊列{P1,P2,…,Pn},其中P1等待P2佔有的資源，P2等待P3佔有的資源，…，Pn等待P1佔有的資源，造成一個進程等待環路，環路中每個進程所佔有的資源同時被另外一個申請，也就是前一個進程佔有後一個進程所深情地資源。

3.synchronize的侷限性

當咱們使用synchronize關鍵字發生了死鎖的時候，synchronize關鍵是沒有辦法破壞「不可剝奪」條件的。這是由於若是synchronize申請資源時候，沒有申請到，線程直接進入阻塞狀態，從而什麼都作不了，也相應的沒法釋放資源。

4.鎖問題的解決

瞭解到synchronize的侷限性，咱們在設計一把鎖的時候就應該考慮到下面這些特性。

特性	描述
嘗試性的非阻塞的獲取鎖	當前線程嘗試的獲取鎖，若是這一時段沒有被q其餘線程獲取，則成功的獲取鎖，不然直接返回false
能被中斷的獲取鎖	若是阻塞狀態的線程可以響應中斷信號， 也就是說當咱們給阻塞的線程發送中斷信號的時候， 可以喚醒它， 那它就有機會釋放曾經持有的鎖A。這樣就破壞了不可剝奪條件了。
超時獲取鎖	若是線程在一段時間以內沒有獲取到鎖， 不是進入阻塞狀態， 而是返回一個錯誤， 那這個線程也有機會釋放曾經持有的鎖。這樣也能破壞不可剝奪條件。

5.Lock鎖的特性

5.1嘗試性非阻塞地獲取鎖（tryLock）

• tryLock()方法
  tryLock()方法是有返回值的，它表示用來嘗試獲取鎖，若是獲取成功，則返回true，若是獲取失敗（即鎖已被其餘線程獲取），則返回false，也就說這個方法不管如何都會當即返回。在拿不到鎖時不會一直在那等待
• tryLock(long time, TimeUnit unit)方法
  tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是相似的，只不過區別在於這個方法在拿不到鎖時會等待必定的時間，在時間期限以內若是還拿不到鎖，就返回false。若是一開始拿到鎖或者在等待期間內拿到了鎖，則返回true。

這樣看來，Lock就已經解決了對於不可剝奪條件的破壞

5.2能被中斷的獲取鎖（lockInterruptibly()throws InterruptedException）

與synchronized不一樣，獲取到鎖的線程可以響應中斷，當獲取到鎖的線程被中斷時，中斷異常將會被拋出，同時鎖會被釋放。

• 當前線程獲取鎖以前（並未參與獲取鎖）被其餘線程標記interrupt中斷，當調用此方法時直接拋出中斷異常。
• 當前線程獲取鎖，而且鎖被其餘線程持有，則一直阻塞，此時其餘線程來中斷此線程，則會拋出中斷異常。

5.3超時獲取鎖（tryLock(long time,TimeUtil unit)throws InterruptedException）

在指定的時間內可以獲取鎖，超出時間仍熱沒法獲取，則返回

• 當前線程在指定時間內獲取了鎖。
• 當前線程在指定時間內被中斷，鎖被釋放。
• 當前線程在超出指定的時間，則直接返回false。

6.總結

• Lock是一個接口，而synchronized是Java中的關鍵字，synchronized是內置的語言實現，synchronized是在JVM層面上實現的，不但能夠經過一些監控工具監控synchronized的鎖定，並且在代碼執行時出現異常，JVM會自動釋放鎖定，可是使用Lock則不行，lock是經過代碼實現的，要保證鎖定必定會被釋放，就必須將 unLock()放到finally{} 中；
• synchronized在發生異常時，會自動釋放線程佔有的鎖，所以不會致使死鎖現象發生；而Lock在發生異常時，若是沒有主動經過unLock()去釋放鎖，則極可能形成死鎖現象，所以使用Lock時須要在finally塊中釋放鎖；
• Lock可讓等待鎖的線程響應中斷，線程能夠中斷去幹別的事務，而synchronized卻不行，使用synchronized時，等待的線程會一直等待下去，不可以響應中斷；
• synchronize是一把悲觀鎖，Lock是一把樂觀鎖，悲觀鎖和樂觀鎖在併發量低的時候，性能差很少，可是在併發量高的時候， 樂觀鎖的性能遠遠優於悲觀鎖。也就是說併發量大的時候Lock的性能要遠遠好於synchronize的。
• Lock鎖能夠知道是否獲取鎖成功，而對於synchronize來講 這是不可能的