java 单列双锁 java两种锁的区别

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goody 2023-07-18 14:33:14

文章标签 java 单列双锁 java 并发编程 System JVM 文章分类 Java 后端开发

概述

Java技术中的锁机制是高并发采用多线程编程中的非常重要一环，用于解决资源竞争问题。
Java 中的并发锁大致分为隐式锁和显式锁两种。隐式锁就是我们最常使用的 synchronized 关键字，显式锁主要包含两个接口：Lock 和 ReadWriteLock，主要实现类分别为 ReentrantLock 和 ReentrantReadWriteLock，这两个类都是基于 AQS(AbstractQueuedSynchronizer) 实现的。
CAS（Compare and swap）比较和替换是设计并发算法时用到的一种技术。简单来说，比较和替换是使用一个期望值和一个变量的当前值进行比较，如果当前变量的值与我们期望的值相等，就使用一个新值替换当前变量的值。
很多地方把CAS也归于JAVA并发编程的锁机制。

隐式锁和显式锁的区别

层面不同

Synchronized:Java中的关键字，是由JVM来维护的，是JVM层面的锁；

Lock：是JDK5以后才出现的具体的类，使用lock是调用对应的API，是API层面的锁；

synchronized是底层是通过monitorenter进行加锁（底层是通过monitor对象来完成的，其中的wait/notify等方法也是依赖于monitor对象的。只有在同步块或者是同步方法中才可以调用wait/notify等方法的。因为只有在同步块或者是同步方法中，JVM才会调用monitory对象的）；通过monitorexit来退出锁的。

而lock是通过调用对应的API方法来获取锁和释放锁的。

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使用方法不同

A.锁的释放

Synchronized直接作用于方法上，并且不需要开发者手动去释放锁，如果发生异常，JVM会通知线程释放锁
Lock需要先创建对象，并且手动释放锁，在使用规范中必须在finally中执行，且容易造成死锁。

B.锁的获取

Synchronized：线程1获得锁，线程2会一直等待
Lock：可以通过trylock来知道有没有获取锁，可以设置阻塞等待时间；可以通过readwritelock实现读写分离

C.中断响应

Lock支持用interrupt来中断等待
Synchronized不能响应中断；

D.调度机制

Synchronized：使用Object对象本身的wait 、notify、notifyAll调度机制
Lock可以使用Condition进行线程之间的调度

Synchronized的几种用法

同步普通方法(锁实例对象)

public synchronized void testOne(){
        System.out.println("同步普通方法(锁实例对象)");
    }

同步静态方法(锁类本身)

public synchronized static void testTwo(){
        System.out.println("同步静态方法(锁类本身)");
    }

同步类(锁类本身)

public void testThree(){
        synchronized(SynchronizedService.class){
            System.out.println("同步类(锁类本身)");
        }
        synchronized(this.getClass()){
            System.out.println("同步类(锁类本身)");
        }
    }

同步this实例(锁实例对象)

public void testFour(){
        synchronized(this){
            System.out.println("同步this实例(锁实例对象)");
        }
    }

同步对象实例(锁实例对象)

private Object object = new Object();
    public void testFive(){
        synchronized(object){
            System.out.println("同步对象实例(锁实例对象)");
        }
    }

锁类本身，该类所有的对象同一把锁。实例对象仅限制当前线程，多线程不起作用；testFive中如果object是静态方法，不管多少个实例，只有一个线程可以获取到锁，没有static修饰就是当前实例。

E.锁机制的区别
Synchronized原始采用的是CPU悲观锁机制，即线程获得的是独占锁。独占锁意味着其他线程只能依靠阻塞来等待线程释放锁。而在CPU转换线程阻塞时会引起线程上下文切换，当有很多线程竞争锁的时候，会引起CPU频繁的上下文切换导致效率很低。

而Lock用的是乐观锁方式。所谓乐观锁就是，每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。乐观锁实现的机制就是CAS操作（Compare and Swap）。我们可以进一步研究ReentrantLock的源代码，会发现其中比较重要的获得锁的一个方法是compareAndSetState。这里其实就是调用的CPU提供的特殊指令。