2019-05-27 synchronized 和lock

1.在java中,每一个对象都拥有一个锁标记(monitor),也成为监视器,多个线程同时访问某个对象时,线程只有获取了该对象的锁才能访问。
2.当使用synchronized关键字来标记一个方法或代码块,当线程调用改方法或代码块时,这个线程便获得了该对象的锁。
3.当一个线程正在访问一个对象的synchronized方法时,那么其他线程不能访问该对象的其他synchronized方法。因为一个对象只有一把锁,当一个线程获取了该对象的锁后,其他线程就无法获取该对象的锁,所以无法访问该对象的其他synchronized方法。
下面例子中的method和method2就无法同时访问

package com.demo;

public class SynchronizedTest {
    
    class Test{
        public  synchronized void method1() throws InterruptedException{
            System.out.println("visiting method1");
            Thread.sleep(5000);
        }
        
        public synchronized void method2() throws InterruptedException{
            System.out.println("visiting method2");
            Thread.sleep(5000);
        }
    }
    
    public Test getTestInstance(){
        return new Test();
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        SynchronizedTest synchronizedTest = new SynchronizedTest();
        Test test = synchronizedTest.getTestInstance();
        new Thread( ()-> {try {
            test.method1();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }}).start();
        
        new Thread( ()-> {try {
            test.method2();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }}).start();
    }
}

4.每个类也会有一把锁,用来控制对static数据成员的并发访问。如果一个线程执行一个对象的非static synchronized方法,另一个线程需要执行这个对象所属类的static synchronized方法,此时不会发生互斥现象。synchronized的类锁都是通过synchronized(this)来加锁。
5.线程安全问题:当多个线程访问一个资源时,会导致程序运行结果不是想要看到的结果。
6.如何解决线程安全问题的呢?
基本上所有的并发模式在解决线程安全问题时,都采用“序列化访问临界资源”的方案,即在同一时刻,只能有一个线程访问临界资源,也称作同步互斥访问。
7.对于synchronized方法或者synchronized代码块,当出现异常时,jvm会自动释放当前线程占用的锁,因此不会因为线程导致死锁。
8.synchronized的缺陷:
(1)当一个线程获得synchronized锁时,当它发生阻塞时,不会释放锁,其他线程想要获取这个synchronized锁,只能一直阻塞等待上一个锁释放。
(2)通过synchronized无法知道是否成功获取到锁。
(3)synchorinzed当有多个读操作时,一个读操作获得锁后,其他读操作锁只能阻塞等待。
9.Lock是一个接口:

public interface Lock {
    void lock();
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
    boolean tryLock();
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    void unlock();
    Condition newCondition();
}

10.lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用来获取锁的。unLock()方法是用来释放锁的。
11.采用Lock,必须主动去释放锁,并且在发生异常时,不会自动释放锁。因此一般来说,使用Lock必须在try{}catch{}块中进行,并且将释放锁的操作放在finally块中进行,以保证锁一定被被释放,防止死锁的发生。

Lock lock = ...;
lock.lock();
try{
    //处理任务
}catch(Exception ex){
     
}finally{
    lock.unlock();   //释放锁
}

12. tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是类似的,只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待一定的时间,在时间期限之内如果还拿不到锁,就返回false。如果如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁,则返回true。
13.ReentrantLock,意思是“可重入锁”,ReentrantLock是唯一实现了Lock接口的类,并且ReentrantLock提供了更多的方法。
14.ReadWriteLock也是一个接口,在它里面只定义了两个方法

public interface ReadWriteLock {
    /**
     * @return the lock used for reading.
     */
    Lock readLock();
 
    /**
     * @return the lock used for writing.
     */
    Lock writeLock();
}

15.ReentrantReadWriteLock里面提供了很多丰富的方法,不过最主要的有两个方法:readLock()和writeLock()用来获取读锁和写锁

//一般命名为成员变量,否则在方法中,会出现一个工作内存会有一个锁
 private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
 rwl.readLock().lock();
 rwl.writeLock().lock();

16.Lock和synchronized有以下几点不同:
  1)Lock是一个接口,而synchronized是Java中的关键字,synchronized是内置的语言实现;
  2)synchronized在发生异常时,会自动释放线程占有的锁,因此不会导致死锁现象发生;而Lock在发生异常时,如果没有主动通过unLock()去释放锁,则很可能造成死锁现象,因此使用Lock时需要在finally块中释放锁;
  3)Lock可以让等待锁的线程响应中断,而synchronized却不行,使用synchronized时,等待的线程会一直等待下去,不能够响应中断;
  4)通过Lock可以知道有没有成功获取锁,而synchronized却无法办到。
  5)Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。
17.锁相关的几个概念
(1)可重入锁:如果锁具备可重入性,则称作为可重入锁。一个线程能拥有一把锁,当线程获得锁后,相当于拿到了这把锁的钥匙,可以用这把钥匙去重复开锁。

class MyClass {
    public synchronized void method1() {
        method2();
    }
     
    public synchronized void method2() {
         
    }
}

上述代码中的两个方法method1和method2都用synchronized修饰了,假如某一时刻,线程A执行到了method1,此时线程A获取了这个对象的锁,而由于method2也是synchronized方法,假如synchronized不具备可重入性,此时线程A需要重新申请锁。但是这就会造成一个问题,因为线程A已经持有了该对象的锁,而又在申请获取该对象的锁,这样就会线程A一直等待永远不会获取到的锁。
  而由于synchronized和Lock都具备可重入性,所以不会发生上述现象。
(2)可中断锁:顾名思义,就是可以相应中断的锁。
在Java中,synchronized就不是可中断锁,而Lock是可中断锁。
如果某一线程A正在执行锁中的代码,另一线程B正在等待获取该锁,可能由于等待时间过长,线程B不想等待了,想先处理其他事情,我们可以让它中断自己或者在别的线程中中断它,这种就是可中断锁。
(3)公平锁
公平锁即尽量以请求锁的顺序来获取锁。比如同是有多个线程在等待一个锁,当这个锁被释放时,等待时间最久的线程(最先请求的线程)会获得该所,这种就是公平锁。
  非公平锁即无法保证锁的获取是按照请求锁的顺序进行的。这样就可能导致某个或者一些线程永远获取不到锁。
  在Java中,synchronized就是非公平锁,它无法保证等待的线程获取锁的顺序。
  而对于ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock,它默认情况下是非公平锁,但是可以设置为公平锁。
(4)读写锁
  读写锁将对一个资源(比如文件)的访问分成了2个锁,一个读锁和一个写锁。
  正因为有了读写锁,才使得多个线程之间的读操作不会发生冲突。
  ReadWriteLock就是读写锁,它是一个接口,ReentrantReadWriteLock实现了这个接口。
  可以通过readLock()获取读锁,通过writeLock()获取写锁。

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