Java 鎖機制(synchronized 與 Lock)

在java中，解決同步問題，不少時候都會使用到synchronized和Lock，這二者都是在多線程併發時候常使用的鎖機制。

synchronized是java中的一個關鍵字，也就是說是java內置的一個特性。當一個線程訪問一個被synchronized修飾的代碼塊，會自動獲取對應的一個鎖，並在執行該代碼塊時，其餘線程想訪問這個代碼塊，會一直處於等待狀態，自有等該線程釋放鎖後，其餘線程進行資源競爭，競爭獲取到鎖的線程才能訪問該代碼塊。

  線程釋放synchronized修飾的代碼塊鎖的方式有兩種：

1. 該線程執行完對應代碼塊，自動釋放鎖。
2. 在執行該代碼塊是發生了異常，JVM會自動釋放鎖。

  採用synchronized關鍵字來實現同步，會致使若是存在多個線程想執行該代碼塊，而當前獲取到鎖的線程又沒有釋放鎖，可想而知，其餘線程只有一隻等待，這將嚴重印象執行效率。Lock鎖機制的出現就是爲了解決該現象。Lock是一個java接口，經過這個接口能夠實現同步，使用Lock時，用戶必須手動進行鎖的釋放，不然容易出現死鎖。        

  ReentranLock是Lock的惟一實現類。下面簡單介紹一下ReentranLock與synchronized的區別：

• Synchronized是一個同步鎖。當一個線程A訪問synchronized修飾的代碼塊時，線程A就會獲取該代碼塊的鎖，若是這時存在其餘線程範圍該代碼塊時，將會阻塞，可是不影響這些線程訪問其餘非同步代碼塊。
• ReentranLock是可重入鎖。由構造方法可知，該鎖支持兩種鎖模式，公平鎖和非公平鎖。默認是非公平的。

  

  公平鎖：當線程A獲取訪問該對象，獲取到鎖後，此時內部存在一個計數器num+1，其餘線程想訪問該對象，就會進行排隊等待(等待隊列最前一個線程處於待喚醒狀態)，直到線程A釋放鎖(num = 0)，此時會喚醒處於待喚醒狀態的線程進行獲取鎖的操做，一直循環。若是線程A再次嘗試獲取該對象鎖是，會檢查該對象鎖釋放已經被佔用，若是被佔用，會作一次是否爲當前線程佔用鎖的判斷，若是是內部計數器num+1，而且不須要進入等待隊列，而是直接回去當前鎖。

  非公平鎖：當線程A在釋放鎖後，等待對象的線程會進行資源競爭，競爭成功的線程將獲取該鎖，其餘線程繼續睡眠。

  公平鎖是嚴格的以FIFO的方式進行鎖的競爭，可是非公平鎖是無序的鎖競爭，剛釋放鎖的線程很大程度上能比較快的獲取到鎖，隊列中的線程只能等待，因此非公平鎖可能會有「飢餓」的問題。可是重複的鎖獲取能減少線程之間的切換，而公平鎖則是嚴格的線程切換，這樣對操做系統的影響是比較大的，因此非公平鎖的吞吐量是大於公平鎖的，這也是爲何JDK將非公平鎖做爲默認的實現。

  下面是接口Lock的方法：

  

  附上對接口Lock方法的測試，有什麼問題歡迎各位留言評論。

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TestLock {
    // ReentrantLock爲Lock的惟一實現類
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    /**
     * 測試使用lock 的 lock()方法 ：若是鎖已經被其餘線程獲取，則等待
     * @param thread
     */
    public void testLock(Thread thread){
        try {
            // 1.獲取鎖
            lock.lock();
            System.out.println("線程 " + thread.getName() + " 獲取了鎖！");
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println("線程 " + thread.getName() + " 釋放了鎖！");
            // 必須在 finally 中釋放鎖，防止死鎖
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * 測試使用lock 的 lock()方法 ：經過這個方法去獲取鎖時，若是線程正在等待獲取鎖，則這個線程可以響應中斷，即中斷線程的等待狀態。
     * @param thread
     */
    public void testLockInterruptibly(Thread thread){
        try {
            // 1.獲取鎖
            lock.lockInterruptibly();
            System.out.println("線程 " + thread.getName() + " 獲取了鎖！");
            Thread.sleep(3000);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println("線程 " + thread.getName() + " 釋放了鎖！");
            // 必須在 finally 中釋放鎖，防止死鎖
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * 測試使用lock 的 tryLock()方法 ：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
     * @param thread
     */
    public void testTryLock(Thread thread){
        if(lock.tryLock()){// 若是獲取到了鎖
            try {
                System.out.println("線程 " + thread.getName() + " 獲取了鎖！");
                Thread.sleep(3000);
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }finally {
                System.out.println("線程 " + thread.getName() + " 釋放了鎖！");
                // 必須在 finally 中釋放鎖，防止死鎖
                lock.unlock();
            }
        }else {
            // 沒有獲取到鎖
            System.out.println("線程 " + thread.getName() + " 沒有獲取到鎖！");
        }
    }

    /**
     * 測試使用lock 的 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。若是若是一開始拿到鎖或者在等待期間內拿到了鎖，則返回true。
     * @param thread
     */
    public void testTryLock_time_unit(Thread thread){
        try {
            if(lock.tryLock(1000, TimeUnit.MILLISECONDS)){// 若是獲取到了鎖
                try {
                    System.out.println("線程 " + thread.getName() + " 獲取了鎖！");
                }catch (Exception e){
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    System.out.println("線程 " + thread.getName() + " 釋放了鎖！");
                    // 必須在 finally 中釋放鎖，防止死鎖
                    lock.unlock();
                }
            }else {
                // 沒有獲取到鎖
                System.out.println("線程 " + thread.getName() + " 沒有獲取到鎖！");
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        TestLock testLock = new TestLock();
        Thread a = new Thread("A") {
            @Override
            public void run() {
                /*// 測試 lock()
                testLock.testLock(Thread.currentThread());*/
                /*// 測試 lockInterruptibly()
                testLock.testLockInterruptibly(Thread.currentThread());*/
                /*// 測試 tryLock()
                testLock.testTryLock(Thread.currentThread());*/
                /*// 測試 tryLock(long time, TimeUnit unit)
                testLock.testTryLock_time_unit(Thread.currentThread());*/
                testLock.testTryLock_time_unit(Thread.currentThread());
            }
        };
        Thread b = new Thread("B") {
            @Override
            public void run() {
                testLock.testTryLock(Thread.currentThread());
            }
        };
        a.start();
        b.start();
    }
}
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