java同步关键词解释、synchronized、线程锁(Lock)
1、java同步關鍵詞解釋
21.1 synchronized
synchronized是用來實現線程同步的！！！
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?????????????????? 加同步格式：
?????????????????? synchronized( 需要一個任意的對象（鎖） ){
??????????????????????????? 代碼塊中放操作共享數據的代碼。
?????????????????? }
???????? 見代碼MySynchronized
package thread1; ? public class MySynchronzed { ? ???? public static void main(String[] args) { ???????? //final MySynchronzed mySynchronzed = new MySynchronzed(); ???????? //final MySynchronzed mySynchronzed2 = new MySynchronzed(); ???????? new Thread("thread1") { ????????????? public void run() { ?????????????????? synchronized ("sb") { ?????????????????????? try { ??????????????????????????? System.out.println(this.getName() + " start"); ??????????????????????????? Thread.sleep(5000); ??????????????????????????? //int i = 1 / 0;?? //如果發生異常，jvm會將鎖釋放 ??????????????????????????? System.out.println(this.getName() + "醒了"); ??????????????????????????? System.out.println(this.getName() + " end"); ?????????????????????? } catch (Exception e) { ??????????????????????????? e.printStackTrace(); ?????????????????????? } ?????????????????? } ????????????? } ???????? }.start(); ???????? ???????? new? Thread("thread2") { ????????????? public void run() { ?????????????????? //爭搶同一把鎖時，線程1沒有釋放之前，線程2只能等待 ?????????????????? //如果不是一把鎖，可以看到兩句話同時打印 ?????????????????? synchronized ("sb") { ?????????????????????? System.out.println(this.getName() + " start"); ?????????????????????? System.out.println(this.getName() +? " end"); ?????????????????? } ????????????? } ???????? }.start(); ???? } } |
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?? synchronized的缺陷
synchronized是java中的一個關鍵字，也就是說是Java語言內置的特性。
如果一個代碼塊被synchronized修飾了，當一個線程獲取了對應的鎖，并執行該代碼塊時，其他線程便只能一直等待，等待獲取鎖的線程釋放鎖，而這里獲取鎖的線程釋放鎖只會有兩種情況：
1）獲取鎖的線程執行完了該代碼塊，然后線程釋放對鎖的占有；
2）線程執行發生異常，此時JVM會讓線程自動釋放鎖。
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例子1：
如果這個獲取鎖的線程由于要等待IO或者其他原因（比如調用sleep方法）被阻塞了，但是又沒有釋放鎖，其他線程便只能干巴巴地等待，試想一下，這多么影響程序執行效率。
因此就需要有一種機制可以不讓等待的線程一直無期限地等待下去（比如只等待一定的時間或者能夠響應中斷），通過Lock就可以辦到。
例子2：
當有多個線程讀寫文件時，讀操作和寫操作會發生沖突現象，寫操作和寫操作會發生沖突現象，但是讀操作和讀操作不會發生沖突現象。
但是采用synchronized關鍵字來實現同步的話，就會導致一個問題：
如果多個線程都只是進行讀操作，當一個線程在進行讀操作時，其他線程只能等待無法進行讀操作。
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因此就需要一種機制來使得多個線程都只是進行讀操作時，線程之間不會發生沖突，通過Lock就可以辦到。
另外，通過Lock可以知道線程有沒有成功獲取到鎖。這個是synchronized無法辦到的。
總的來說，也就是說Lock提供了比synchronized更多的功能。
2.2 lock
?? lock和synchronized的區別
1）Lock不是Java語言內置的，synchronized是Java語言的關鍵字，因此是內置特性。Lock是一個類，通過這個類可以實現同步訪問；
2）Lock和synchronized有一點非常大的不同，采用synchronized不需要用戶去手動釋放鎖，當synchronized方法或者synchronized代碼塊執行完之后，系統會自動讓線程釋放對鎖的占用；而Lock則必須要用戶去手動釋放鎖，如果沒有主動釋放鎖，就有可能導致出現死鎖現象。
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?? java.util.concurrent.locks包下常用的類
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2? Lock
首先要說明的就是Lock，通過查看Lock的源碼可知，Lock是一個接口：
public interface Lock { ??? void lock(); ??? void lockInterruptibly() throws InterruptedException; ??? boolean tryLock(); ??? boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException; ??? void unlock(); ??? } |
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Lock接口中每個方法的使用：
lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)、lockInterruptibly()是用來獲取鎖的。??? unLock()方法是用來釋放鎖的。
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四個獲取鎖方法的區別：
lock()方法是平常使用得最多的一個方法，就是用來獲取鎖。如果鎖已被其他線程獲取，則進行等待。
由于在前面講到如果采用Lock，必須主動去釋放鎖，并且在發生異常時，不會自動釋放鎖。因此一般來說，使用Lock必須在try{}catch{}塊中進行，并且將釋放鎖的操作放在finally塊中進行，以保證鎖一定被被釋放，防止死鎖的發生。
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tryLock()方法是有返回值的，它表示用來嘗試獲取鎖，如果獲取成功，則返回true，如果獲取失敗（即鎖已被其他線程獲取），則返回false，也就說這個方法無論如何都會立即返回。在拿不到鎖時不會一直在那等待。
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tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是類似的，只不過區別在于這個方法在拿不到鎖時會等待一定的時間，在時間期限之內如果還拿不到鎖，就返回false。如果如果一開始拿到鎖或者在等待期間內拿到了鎖，則返回true。
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lockInterruptibly()方法比較特殊，當通過這個方法去獲取鎖時，如果線程正在等待獲取鎖，則這個線程能夠響應中斷，即中斷線程的等待狀態。也就使說，當兩個線程同時通過lock.lockInterruptibly()想獲取某個鎖時，假若此時線程A獲取到了鎖，而線程B只有在等待，那么對線程B調用threadB.interrupt()方法能夠中斷線程B的等待過程。
注意，當一個線程獲取了鎖之后，是不會被interrupt()方法中斷的。
因此當通過lockInterruptibly()方法獲取某個鎖時，如果不能獲取到，只有進行等待的情況下，是可以響應中斷的。
而用synchronized修飾的話，當一個線程處于等待某個鎖的狀態，是無法被中斷的，只有一直等待下去。
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2?? ReentrantLock
直接使用lock接口的話，我們需要實現很多方法，不太方便，ReentrantLock是唯一實現了Lock接口的類，并且ReentrantLock提供了更多的方法，ReentrantLock，意思是“可重入鎖”。
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以下是ReentrantLock的使用案例：
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例子1，lock()的正確使用方法
???????? 見代碼MyLockTest
package lock; ? import java.util.ArrayList; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; ? public class MyLockTest { ??? private static ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>(); ??? static Lock lock = new ReentrantLock(); ??? ??? /** ???? * 演示只有一個線程釋放了，其它線程才能夠獲得鎖的過程 ???? */ ??? public static void main(String[] args) { ??? ??? new Thread() { ??? ??? public void run() { ??? ??? ???? Thread thread = Thread.currentThread(); ??? ??? ???? ??? ??? ???? //阻塞式的 ??? ??? ???? lock.lock(); ??? ??? ???? try { ??????????????????? System.out.println(thread.getName() + "得到了鎖"); ??????????????????? for (int i = 0; i < 5; i++) { ??????????????????????? arrayList.add(i); ??????????????????? } ??????????????? } catch (Exception e) { ??????????????????? e.printStackTrace(); ??????????????? } finally { ??????????????????? System.out.println(thread.getName() +? "釋放了鎖"); ??????????????????? lock.unlock(); ??????????????? } ??? ??? } ??? ??? }.start(); ??? ??? ??? ??? new? Thread() { ??? ??? public void run() { ??? ??? ???? Thread thread = Thread.currentThread(); ??? ??? ???? lock.lock(); ??? ??? ???? try { ??????????????????? System.out.println(thread.getName() + "得到了鎖"); ??????????????????? for (int i = 0; i < 5; i++) { ??????????????????????? arrayList.add(i); ??????????????????? } ??????????????? } catch (Exception e) { ??????????????????? e.printStackTrace(); ??????????????? } finally { ??????????????????? System.out.println(thread.getName() +? "釋放了鎖"); ??????????????????? lock.unlock(); ??????????????? } ??? ??? } ??? ??? }.start(); ??? } } |
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例子2，tryLock()的使用方法
見代碼MyTryLock
package lock; ? import java.util.ArrayList; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; ? public class MyTryLock { ??? private static ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>(); ??? //注意這個地方 ??? static Lock lock = new ReentrantLock(); ??? ??? public static void main(String[] args) { ????? ??? new Thread() { ????? ??? ? @Override ????? ??? ? public void run() { ????? ?? ???????? Thread thread = Thread.currentThread(); ????? ??? ??????? // ????? ??? ??????? boolean tryLock = lock.tryLock(); ????? ??? ??????? System.out.println(thread.getName() + " " + tryLock); ????? ??? ??????? if (tryLock) { ??????????????????????????? try { ????????????????????????????????? System.out.println(thread.getName() + "得到了鎖"); ????????????????????????????????? for (int i = 0; i < 5; i++) { ?????????????????????????????????????? arrayList.add(i); ????????????????????????????????? } ??????????????????????????? } catch (Exception e) { ????????????????????????????????? e.printStackTrace(); ??????????????????????????? } finally { ????????????????????????????????? System.out.println(thread.getName() + "釋放了鎖"); ????????????????????????????????? lock.unlock(); ??????????????????????????? } ????????????????????? } ????? ??? ? } ????? ??? }.start(); ????? ??? ????? ??? new Thread() { ????? ??? ? public void run() { ????? ??? ??????? Thread thread = Thread.currentThread(); ????? ??? ??????? boolean tryLock = lock.tryLock(); ????? ??? ??????? System.out.println(thread.getName() + "? "? + tryLock); ????? ??? ??????? if (tryLock) { ??????????????????????????? try { ????????????????????????????????? System.out.println(thread.getName() + "得到了鎖"); ????????????????????????????????? for (int i = 0; i < 5; i++) { ?????????????????????????????????????? arrayList.add(i); ????????????????????????????????? } ??????????????????????????? } catch (Exception e) { ????????????????????????????????? e.printStackTrace(); ??????????????????????????? } finally { ????????????????????????????????? System.out.println(thread.getName() + " 釋放了鎖"); ????????????????????????????????? lock.unlock(); ??????????????????????????? } ????????????????????? } ????? ??? ? } ????? ? ??}.start(); ????? } } |
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例子3，lockInterruptibly()響應中斷的使用方法：
見代碼MyInterruptibly
package lock; ? import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; ? /** ?* 觀察現象：如果thread-0得到了鎖，阻塞.... ?* thread-1嘗試獲取鎖，如果拿不到，會等待，但是可以被中斷等待 ?*/ public class MyInterruptibly { ???? private Lock lock = new ReentrantLock(); ???? ???? public static void main(String[] args) { ???????? MyInterruptibly test = new MyInterruptibly(); ??????? MyThread thread0 = new MyThread(test); ??????? MyThread thread1 = new MyThread(test); ??????? thread0.start(); ??????? thread1.start(); ??????? ??????? try { ????????????? Thread.sleep(2000); ???????? } catch (Exception e) { ????????????? e.printStackTrace(); ???????? } ??????? //調用中斷方法來測試能否中斷等待中的線程 ??????? thread1.interrupt(); ??????? System.out.println("====================="); ???? } ??? ??? public void insert(Thread thread) throws InterruptedException { ??? //注意：如果需要正確中斷等待的線程，必須將獲得鎖放在外面，然后將InterruptedException拋出 ??? lock.lockInterruptibly(); ??? try { ??? ????? System.out.println(thread.getName()+"得到了鎖"); ??????????? long startTime = System.currentTimeMillis(); ??????????? for(??? ;???? ;) { ??????????????? if(System.currentTimeMillis() - startTime >= Integer.MAX_VALUE) ??????????????????? break; ??????????????? //插入數據 ??????????? } ???????? } finally { ????????????? System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"執行finally"); ??????????? lock.unlock(); ??????????? System.out.println(thread.getName()+"釋放了鎖"); ???????? } ??? } } ? class MyThread extends Thread { ??? private MyInterruptibly test = null; ??? public MyThread(MyInterruptibly test) { ? ?? this.test = test; ??? } ??? ??? public void run() { ??? try { ????????????? test.insert(Thread.currentThread()); ???????? } catch (Exception e) { ????????????? System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被中斷"); ???????? } ??? } } |
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2? ReadWriteLock (可以區別對待讀、寫的操作)
ReadWriteLock也是一個接口，在它里面只定義了兩個方法：
public interface ReadWriteLock { ??? /** ???? * Returns the lock used for reading. ???? * ???? * @return the lock used for reading. ???? */ ??? Lock readLock(); ? ??? /** ???? * Returns the lock used for writing. ???? * ???? * @return the lock used for writing. ???? */ ??? Lock writeLock(); } |
一個用來獲取讀鎖，一個用來獲取寫鎖。也就是說將文件的讀寫操作分開，分成2個鎖來分配給線程，從而使得多個線程可以同時進行讀操作。下面的ReentrantReadWriteLock實現了ReadWriteLock接口。
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2? ReentrantReadWriteLock
ReentrantReadWriteLock里面提供了很多豐富的方法，不過最主要的有兩個方法：readLock()和writeLock()用來獲取讀鎖和寫鎖。
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下面通過幾個例子來看一下ReentrantReadWriteLock具體用法。
例子1： 假如有多個線程要同時進行讀操作的話，先看一下synchronized達到的效果
見代碼MySynchronizedReadWrite
package thread1; ? /** ?* 一個線程又要讀又要寫，用synchronize來實現的話，讀寫操作都只能鎖住后一個線程一個線程地進行 ?*/ public class MySynchronizedReadWrite { ???? public static void main(String[] args) { ???????? final MySynchronizedReadWrite test = new MySynchronizedReadWrite(); ? ???????? new Thread() { ????????????? public void run() { ?????????????????? test.operate(Thread.currentThread()); ????????????? }; ???????? }.start(); ? ???????? new Thread() { ????????????? public void run() { ????????????? ???? test.operate(Thread.currentThread()); ????????????? }; ???????? }.start(); ???? } ? ???? public synchronized void operate(Thread thread) { ???????? long start = System.currentTimeMillis(); ???????? int i = 0; ???????? while (System.currentTimeMillis() - start <= 1) { ????????????? i++; ????????????? if (i % 4 == 0) { ?????????????????? System.out.println(thread.getName() + "正在進行寫操作"); ????????????? } else { ?????????????????? System.out.println(thread.getName() + "正在進行讀操作"); ????????????? } ???????? } ???????? System.out.println(thread.getName() + "讀寫操作完畢"); ???? } } |
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例子2：改成用讀寫鎖的話：
見代碼MyReentrantReadWriteLock
package thread1; ? import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock; ? /** ?* 使用讀寫鎖，可以實現讀寫分離鎖定，讀操作并發進行，寫操作鎖定單個線程 ?* ?* 如果有一個線程已經占用了讀鎖，則此時其他線程如果要申請寫鎖，則申請寫鎖的線程會一直等待釋放讀鎖。 ?* 如果有一個線程已經占用讀鎖，其他線程還是申請讀鎖，則可以并發進行 ?* 如果有一個線程已經占用了寫鎖，則此時其他線程如果申請寫鎖或者讀鎖，則申請的線程會一直等待釋放寫鎖。 ?* @author ?*/ public class MyReentrantReadWriteLock { ???? ?private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock(); ???? ???? ??? public static void main(String[] args)? { ???? ??????? final MyReentrantReadWriteLock test = new MyReentrantReadWriteLock(); ???? ???????? ???? ??????? new Thread(){ ???? ??????????? public void run() { ???? ??????????????? test.get(Thread.currentThread()); ???? ??????????????? test.write(Thread.currentThread()); ???? ??????????? }; ???? ??????? }.start(); ???? ???????? ???? ??????? new Thread(){ ???? ??????????? public void run() { ???? ????? ??????????test.get(Thread.currentThread()); ???? ??????????????? test.write(Thread.currentThread()); ???? ??????????? }; ???? ??????? }.start(); ???? ???????? ???? ??? }? ???? ??? ???? ??? /** ???? ???? * 讀操作,用讀鎖來鎖定 ???? ???? * @param thread ???? ???? */ ???? ??? public void get(Thread thread) { ???? ??????? rwl.readLock().lock(); ???? ??????? try { ???? ??????????? long start = System.currentTimeMillis(); ???? ???????????? ???? ??????????? while(System.currentTimeMillis() - start <= 1000) { ???? ??????????????? System.out.println(thread.getName()+"正在進行讀操作"); ???? ???????? ???????Thread.sleep(100); ???? ??????????? } ???? ??????????? System.out.println(thread.getName()+"讀操作完畢"); ???? ??????? }catch(Exception e){} finally { ???? ??????????? rwl.readLock().unlock(); ???? ??????? } ???? ??? } ? ???? ??? /** ???? ???? * 寫操作，用寫鎖來鎖定 ???? ???? * @param thread ???? ???? */ ???? ??? public void write(Thread thread) { ???? ??????? rwl.writeLock().lock();; ???? ??????? try { ???? ??????????? long start = System.currentTimeMillis(); ???? ???????????? ???? ??????????? while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) { ???? ??????????????? System.out.println(thread.getName()+"正在進行寫操作"); ???? ??????????? } ???? ??????????? System.out.println(thread.getName()+"寫操作完畢"); ???? ??????? } finally { ???? ??????????? rwl.writeLock().unlock(); ???? ??????? } ???? ??? } } |
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注意：
不過要注意的是，如果有一個線程已經占用了讀鎖，則此時其他線程如果要申請寫鎖，則申請寫鎖的線程會一直等待釋放讀鎖。
如果有一個線程已經占用了寫鎖，則此時其他線程如果申請寫鎖或者讀鎖，則申請的線程會一直等待釋放寫鎖。
2? Lock和synchronized的選擇
1）Lock是一個接口，而synchronized是Java中的關鍵字，synchronized是內置的語言實現；
2）synchronized在發生異常時，會自動釋放線程占有的鎖，因此不會導致死鎖現象發生；而Lock在發生異常時，如果沒有主動通過unLock()去釋放鎖，則很可能造成死鎖現象，因此使用Lock時需要在finally塊中釋放鎖；
3）Lock可以讓等待鎖的線程響應中斷，而synchronized卻不行，使用synchronized時，等待的線程會一直等待下去，不能夠響應中斷；
4）通過Lock可以知道有沒有成功獲取鎖，而synchronized卻無法辦到。
5）Lock可以提高多個線程進行讀操作的效率。
在性能上來說，如果競爭資源不激烈，兩者的性能是差不多的，而當競爭資源非常激烈時（即有大量線程同時競爭），此時Lock的性能要遠遠優于synchronized。所以說，在具體使用時要根據適當情況選擇。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的java同步关键词解释、synchronized、线程锁(Lock)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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