synchronized 与 Lock 的那点事

阳光穿透心脏的1/2处 2022-06-13 02:11 224阅读 0赞

最近在做一个监控系统，该系统主要包括对数据实时分析和存储两个部分，由于并发量比较高，所以不可避免的使用到了一些并发的知识。为了实现这些要求，后台使用一个队列作为缓存，对于请求只管往缓存里写数据。同时启动一个线程监听该队列，检测到数据，立即请求调度线程，对数据进行处理。 具体的使用方案就是使用同步保证数据的正常，使用线程池提高效率。

同步的实现当然是采用锁了，java中使用锁的两个基本工具是 synchronized 和 Lock。

一直很喜欢synchronized，因为使用它很方便。比如，需要对一个方法进行同步，那么只需在方法的签名添加一个synchronized关键字。

// 未同步的方法

public void test() \{\}

// 同步的方法

pubilc synchronized void test() \{\}

synchronized 也可以用在一个代码块上，看

public void test() \{

synchronized(obj) \{

System.out.println("===");

synchronized 用在方法和代码块上有什么区别呢？

synchronized 用在方法签名上（以test为例），当某个线程调用此方法时，会获取该实例的对象锁，方法未结束之前，其他线程只能去等待。当这个方法执行完时，才会释放对象锁。其他线程才有机会去抢占这把锁，去执行方法test,但是发生这一切的基础应当是所有线程使用的同一个对象实例，才能实现互斥的现象。否则synchronized关键字将失去意义。

（ **但是如果该方法为类方法，即其修饰符为static，那么synchronized 意味着某个调用此方法的线程当前会拥有该类的锁，只要该线程持续在当前方法内运行，其他线程依然无法获得方法的使用权！**）

synchronized 用在代码块的使用方式：synchronized(obj)\{//todo code here\}

当线程运行到该代码块内，就会拥有obj对象的对象锁，如果多个线程共享同一个Object对象，那么此时就会形成互斥！特别的，当obj == this时，表示当前调用该方法的实例对象。即

public void test() \{

...

synchronized(this) \{

// todo your code

...

此时，其效果等同于

public synchronized void test() \{

// todo your code

使用synchronized代码块，可以只对需要同步的代码进行同步，这样可以大大的提高效率。

小结：

使用synchronized 代码块相比方法有两点优势：

1、可以只对需要同步的使用

2、与wait()/notify()/nitifyAll()一起使用时，比较方便

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wait() 与notify()/notifyAll()

**这三个方法都是Object的方法，并不是线程的方法！**

wait():释放占有的对象锁，线程进入等待池，释放cpu,而其他正在等待的线程即可抢占此锁，获得锁的线程即可运行程序。而sleep()不同的是，线程调用此方法后，会休眠一段时间，休眠期间，会暂时释放cpu，但并不释放对象锁。也就是说，在休眠期间，其他线程依然无法进入此代码内部。休眠结束，线程重新获得cpu,执行代码。 **wait()和sleep()最大的不同在于wait()会释放对象锁，而sleep()不会！**

notify(): 该方法会唤醒因为调用对象的wait()而等待的线程，其实就是 **对对象锁的唤醒，从而使得wait()的线程可以有机会获取对象锁**。调用notify()后，并不会立即释放锁，而是继续执行当前代码，直到synchronized中的代码全部执行完毕，才会释放对象锁。JVM则会在等待的线程中调度一个线程去获得对象锁，执行代码。需要注意的是， **wait()和notify()必须在synchronized代码块中调用**。

notifyAll()则是唤醒所有等待的线程。

为了说明这一点，举例如下：

两个线程依次打印"A""B",总共打印10次。

**public**  **class**  Consumer  **implements**  Runnable \{

@Override

**public**  **synchronized**  **void**  run() \{

//  **TODO**  Auto-generated method stub

**int**  count = 10;

**while** (count > 0) \{

**synchronized**  (Test.  *obj* ) \{

System.  *out* .print(  "B" );

count --;

Test.  *obj* .notify();  // 主动释放对象锁

**try**  \{

Test.  *obj* .wait();

\}  **catch**  (InterruptedException e) \{

//  **TODO**  Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

**public**  **class**  Produce  **implements**  Runnable \{

@Override

**public**  **void**  run() \{

//  **TODO**  Auto-generated method stub

**int**  count = 10;

**while** (count > 0) \{

**synchronized**  (Test.  *obj* ) \{

//System.out.print("count = " + count);

System.  *out* .print(  "A" );

count --;

Test.  *obj* .notify();

**try**  \{

Test.  *obj* .wait();

\}  **catch**  (InterruptedException e) \{

//  **TODO**  Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

测试类如下：

**public**  **class**  Test \{

**public**  **static**  **final**  Object  *obj*  =  **new**  Object();

**public**  **static**  **void**  main(String\[\] args) \{

**new**  Thread(  **new**  Produce()).start();

**new**  Thread(  **new**  Consumer()).start();

这里使用static obj作为锁的对象，当线程Produce启动时（假如Produce首先获得锁，则Consumer会等待），打印“A”后，会先主动释放锁，然后阻塞自己。Consumer获得对象锁，打印“B”，然后释放锁，阻塞自己，那么Produce又会获得锁，然后...一直循环下去，直到count = 0.这样，使用Synchronized和wait()以及notify()就可以达到线程同步的目的。

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** **

**除了wait()和notify()协作完成线程同步之外，使用Lock也可以完成同样的目的。**

** **

ReentrantLock 与synchronized有相同的并发性和内存语义，还包含了中断锁等候和定时锁等候，意味着线程A如果先获得了对象obj的锁，那么线程B可以在等待指定时间内依然无法获取锁，那么就会自动放弃该锁。

但是由于synchronized是在JVM层面实现的，因此系统可以监控锁的释放与否，而ReentrantLock使用代码实现的，系统无法自动释放锁，需要在代码中finally子句中显式释放锁lock.unlock();

同样的例子，使用lock 如何实现呢？

**public**  **class**  Consumer  **implements**  Runnable \{

**private**  Lock  lock ;

**public**  Consumer(Lock lock) \{

**this** .  lock  = lock;

@Override

**public**  **void**  run() \{