java锁机制

1. synchronized锁

1.1 定义

synchronized是java的一个关键字，它能够将代码块(方法)锁起来

  • 它使用起来是非常简单的，只要在代码块(方法)添加synchronized，即可以实现同步功能。
public sychronized void test(){}

synchronized是一种互斥锁

  • 一次只能允许一个线程进入被锁住的代码块

synchronized是一种内置锁/监视器锁

  • Java中每一个对象都有一个内置锁 (监视器，也可以理解成锁标记)，而synchronized就是使用对象的内置锁 (监视器) 来将代码(方法) 锁定的！

1.2 synchronized用处？

  • synchronized保证了线程的原子性。
    (被保护的代码块是一次被执行的，没有任何线程会同时访问)
  • synchronized还保证了可见性
    (当执行完synchronized之后，修改后的变量对其他的线程是可见的)

Java中的synchronized，通过使用内置锁，来实现对变量的同步操作，进而实现了对变量操作的原子性和其他线程对变量的可见性，从而确保了并发情况下的线程安全。

1.3 synchronized的使用

synchronized一般用来修饰三种东西：

  • 修饰普通方法
  • 修饰代码块
  • 修饰静态方法

1.3.1 修饰普通方法

用的锁是Test对象 (内置锁)

public class Test(){
    //修饰普通方法，此时用的是Test对象(内置锁)
    public synchronized void test(){}
}

1.3.2 修饰代码块

用的锁是Test对象 (内置锁) ===this

public class Test{
    public void test(){
        //修饰代码块，此时用的锁是Test对象(内置锁)
        synchronized(this){}
    }
}

创建一个对象作为锁 称之为 === 客户端锁 (不建议使用)

public class Test{
    private Object object = new Object();
    public void test(){
        synchronized(object){}
    }
}

1.3.3 修饰静态方法

获取 的是类锁 (类的字节码文件对象)：Test.class

public class Test{
    //修饰静态方法代码块，静态方法属于类方法，它属于这个类，因此，获取到的是属于类的锁 (类的字节码的文件对象)=== Test.class
    public static synchronized void test(){}
}

1.3.4 类锁与对象锁

synchronized修饰静态方法获取的是类锁 (类的字节码文件对象)，synchronized修饰普通方法或代码块获取的是对象锁。

  • 这两个是不冲突的，也就是说：获取了类锁的线程和获取了对象锁的线程是不冲突的。这两个锁的对象不同
  • 类锁和对象锁是不冲突的

1.3.5 重入锁

public class Test{
    //加锁
    public synchronized void test(){}
}

public class Main extends Test{
    //加锁
    public synchronized void test(){
        super.test()
    }
}
  1. 当线程A进入到Main类的test方法时，此时拿到了Main实例对象的锁
  2. 随后在方法上又调用了父类Test的test方法，它又是被synchronized修饰
  3. 那现在Main实例对象的锁还没有释放，进入父类的test方法还需要一把锁吗？

答：不需要！

因为锁的持有者是“线程”，而不是“调用”。线程A已经有了Main实例对象的锁，当再需要的时候可以继续“开锁”进去。

这就是内置锁的可重入行

1.4 释放锁的时机

  1. 当方法（代码块）执行完毕后会自动释放锁，不需要做任何的操作
  2. 当一个线程执行的代码出现异常时，其所持有的锁会自动释放。
  • 不会由于异常导致死锁现象

2. Lock显式锁

2.1 介绍

Lock显式锁是JDK1.5之后出现的，它是一个接口。

源码注释：

  • 通常限定每次一个线程访问共享变量，但ReadWriterLock允许读锁并发访问共享资源
  • 支持Condition条件对象
  • synchronized释放锁的顺序必须是获取锁的相反顺序
  • 一般来说我们使用synchronized加锁比较方便，减少出错的概率。但是Lock显示锁的灵活性更高
  • 获取锁是非阻塞、能被终端、可以设置超时
  • 提高语义化
  • 建议在使用的时候不要使用Lock实例作为内置锁，因为会导致混乱
  • 实现内存可见性
  • 可以根据具体的类来实现

总结：

  • Lock方式来获取锁支持中断、超时不获取、非阻塞的
  • 提高了语义化，哪里加锁，哪里解锁需要写出来
  • Lock显式锁可以给我们带来很好的灵活性，但同时我们必须手动释放锁
  • 支持Condition条件对象
  • 允许多个读线程同时访问共享资源

2.2 synchronized锁和Lock锁的选择

选择Lock锁和synchronized锁的性能差别不大，而且synchronized锁用起来简单。Lock锁需要顾及到它的特性，需要手动释放锁。

因此，绝大部分时候还是会使用synchronized锁，需要用到Lock锁提及的特性，带来的灵活性时才会考虑使用Lock显示锁。

2.3 公平锁

定义：线程将按照它们发出请求的顺序来获取锁

非公平锁就是：

  • 线程发出请求时可以“插队”获取锁

Lock和synchronized都是默认使用非公平锁的。如果不是必要的情况下，不要使用公平锁

  • 公平锁会带来一些性能的消耗

3. 总结

  • synchronized好用，简单，性能较好
  • 没有使用到Lock显式锁的特性时就不要使用Lock锁