Java基础 - Synchronized与Lock锁的区别

wo8553456 7年前
   <h2>楔子</h2>    <p>最近一直都比较忙,没有时间写博客了。今天项目终于灰度了,可以有时间写写博客,看看文章了!!!╮(╯▽╰)╭</p>    <p>今天要写的主题是Java的基础知识,Synchronized和Lock锁的区别!!!</p>    <h2>区别</h2>    <p>1、ReentrantLock拥有Synchronized相同的并发性和内存语义,此外还多了 锁投票,定时锁等候和中断锁等候等特性。</p>    <p>线程A和B都要获取对象O的锁定,假设A获取了对象O锁,B将等待A释放对O的锁定</p>    <p>如果使用 synchronized ,如果A不释放,B将一直等下去,不能被中断</p>    <p>如果 使用ReentrantLock,如果A不释放,可以使B在等待了足够长的时间以后,中断等待,而干别的事情</p>    <p>ReentrantLock获取锁定与三种方式:</p>    <ul>     <li> <p>lock(), 如果获取了锁立即返回,如果别的线程持有锁,当前线程则一直处于休眠状态,直到获取锁</p> </li>     <li> <p>tryLock(), 如果获取了锁立即返回true,如果别的线程正持有锁,立即返回false;</p> </li>     <li> <p>tryLock(long timeout,TimeUnit unit), 如果获取了锁定立即返回true,如果别的线程正持有锁,会等待参数给定的时间,在等待的过程中,如果获取了锁定,就返回true,如果等待超时,返回false;</p> </li>     <li> <p>lockInterruptibly:如果获取了锁定立即返回,如果没有获取锁定,当前线程处于休眠状态,直到或者锁定,或者当前线程被别的线程中断</p> </li>    </ul>    <p>2、synchronized是在JVM层面上实现的,不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定,而且在代码执行时出现异常,JVM会自动释放锁定,但是使用Lock则不行,lock是通过代码实现的,要保证锁定一定会被释放,就必须将unLock()放到finally{}中</p>    <p>3、在资源竞争不是很激烈的情况下,Synchronized的性能要优于ReetrantLock,但是在资源竞争很激烈的情况下,Synchronized的性能会下降几十倍,但是ReetrantLock的性能能维持常态;</p>    <p>5.0的多线程任务包对于同步的性能方面有了很大的改进,在原有synchronized关键字的基础上,又增加了ReentrantLock,以及各种Atomic类。了解其性能的优劣程度,有助与我们在特定的情形下做出正确的选择。</p>    <h2>简单的总结</h2>    <ul>     <li> <p>synchronized:</p> <p>在资源竞争不是很激烈的情况下,偶尔会有同步的情形下,synchronized是很合适的。原因在于,编译程序通常会尽可能的进行优化synchronize,另外可读性非常好,不管用没用过5.0多线程包的程序员都能理解。</p> </li>     <li> <p>ReentrantLock:</p> <p>ReentrantLock提供了多样化的同步,比如有时间限制的同步,可以被Interrupt的同步(synchronized的同步是不能Interrupt的)等。在资源竞争不激烈的情形下,性能稍微比synchronized差点点。但是当同步非常激烈的时候,synchronized的性能一下子能下降好几十倍。而ReentrantLock确还能维持常态。</p> </li>     <li> <p>Atomic:</p> <p>和上面的类似,不激烈情况下,性能比synchronized略逊,而激烈的时候,也能维持常态。激烈的时候,Atomic的性能会优于ReentrantLock一倍左右。但是其有一个缺点,就是只能同步一个值,一段代码中只能出现一个Atomic的变量,多于一个同步无效。因为他不能在多个Atomic之间同步。</p> </li>    </ul>    <p>所以,我们写同步的时候,优先考虑synchronized,如果有特殊需要,再进一步优化。ReentrantLock和Atomic如果用的不好,不仅不能提高性能,还可能带来灾难。</p>    <h2>测试结果</h2>    <p>先贴测试结果:再贴代码(Atomic测试代码不准确,一个同步中只能有1个Actomic,这里用了2个,但是这里的测试只看速度)</p>    <p>round:100000 thread:5</p>    <p>Sync = 35301694</p>    <p>Lock = 56255753</p>    <p>Atom = 43467535</p>    <p>round:200000 thread:10</p>    <p>Sync = 110514604</p>    <p>Lock = 204235455</p>    <p>Atom = 170535361</p>    <p>round:300000 thread:15</p>    <p>Sync = 253123791</p>    <p>Lock = 448577123</p>    <p>Atom = 362797227</p>    <p>round:400000 thread:20</p>    <p>Sync = 16562148262</p>    <p>Lock = 846454786</p>    <p>Atom = 667947183</p>    <p>round:500000 thread:25</p>    <p>Sync = 26932301731</p>    <p>Lock = 1273354016</p>    <p>Atom = 982564544</p>    <h2>Java代码</h2>    <pre>  <code class="language-java">package test.thread;         import static java.lang.System.out;         import java.util.Random;       import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;       import java.util.concurrent.CyclicBarrier;       import java.util.concurrent.ExecutorService;       import java.util.concurrent.Executors;       import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;       import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;       import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;         public class TestSyncMethods {             public static void test(int round,int threadNum,CyclicBarrier cyclicBarrier){               new SyncTest("Sync",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();               new LockTest("Lock",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();               new AtomicTest("Atom",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();           }             public static void main(String args[]){                 for(int i=0;i<5;i++){                   int round=100000*(i+1);                   int threadNum=5*(i+1);                   CyclicBarrier cb=new CyclicBarrier(threadNum*2+1);                   out.println("==========================");                   out.println("round:"+round+" thread:"+threadNum);                   test(round,threadNum,cb);                 }           }       }         class SyncTest extends TestTemplate{           public SyncTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){               super( _id, _round, _threadNum, _cb);           }           @Override          /**          * synchronized关键字不在方法签名里面,所以不涉及重载问题          */          synchronized long  getValue() {               return super.countValue;           }           @Override          synchronized void  sumValue() {               super.countValue+=preInit[index++%round];           }       }           class LockTest extends TestTemplate{           ReentrantLock lock=new ReentrantLock();           public LockTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){               super( _id, _round, _threadNum, _cb);           }           /**          * synchronized关键字不在方法签名里面,所以不涉及重载问题          */          @Override          long getValue() {               try{                   lock.lock();                   return super.countValue;               }finally{                   lock.unlock();               }           }           @Override          void sumValue() {               try{                   lock.lock();                   super.countValue+=preInit[index++%round];               }finally{                   lock.unlock();               }           }       }           class AtomicTest extends TestTemplate{           public AtomicTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){               super( _id, _round, _threadNum, _cb);           }           @Override          /**          * synchronized关键字不在方法签名里面,所以不涉及重载问题          */          long  getValue() {               return super.countValueAtmoic.get();           }           @Override          void  sumValue() {               super.countValueAtmoic.addAndGet(super.preInit[indexAtomic.get()%round]);           }       }       abstract class TestTemplate{           private String id;           protected int round;           private int threadNum;           protected long countValue;           protected AtomicLong countValueAtmoic=new AtomicLong(0);           protected int[] preInit;           protected int index;           protected AtomicInteger indexAtomic=new AtomicInteger(0);           Random r=new Random(47);           //任务栅栏,同批任务,先到达wait的任务挂起,一直等到全部任务到达制定的wait地点后,才能全部唤醒,继续执行           private CyclicBarrier cb;           public TestTemplate(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){               this.id=_id;               this.round=_round;               this.threadNum=_threadNum;               cb=_cb;               preInit=new int[round];               for(int i=0;i<preInit.length;i++){                   preInit[i]=r.nextInt(100);               }           }             abstract void sumValue();           /*          * 对long的操作是非原子的,原子操作只针对32位          * long是64位,底层操作的时候分2个32位读写,因此不是线程安全          */          abstract long getValue();             public void testTime(){               ExecutorService se=Executors.newCachedThreadPool();               long start=System.nanoTime();               //同时开启2*ThreadNum个数的读写线程               for(int i=0;i<threadNum;i++){                   se.execute(new Runnable(){                       public void run() {                           for(int i=0;i<round;i++){                               sumValue();                           }                             //每个线程执行完同步方法后就等待                           try {                               cb.await();                           } catch (InterruptedException e) {                               // TODO Auto-generated catch block                               e.printStackTrace();                           } catch (BrokenBarrierException e) {                               // TODO Auto-generated catch block                               e.printStackTrace();                           }                           }                   });                   se.execute(new Runnable(){                       public void run() {                             getValue();                           try {                               //每个线程执行完同步方法后就等待                               cb.await();                           } catch (InterruptedException e) {                               // TODO Auto-generated catch block                               e.printStackTrace();                           } catch (BrokenBarrierException e) {                               // TODO Auto-generated catch block                               e.printStackTrace();                           }                         }                   });               }                 try {                   //当前统计线程也wait,所以CyclicBarrier的初始值是threadNum*2+1                   cb.await();               } catch (InterruptedException e) {                   // TODO Auto-generated catch block                   e.printStackTrace();               } catch (BrokenBarrierException e) {                   // TODO Auto-generated catch block                   e.printStackTrace();               }               //所有线程执行完成之后,才会跑到这一步               long duration=System.nanoTime()-start;               out.println(id+" = "+duration);             }         }</code></pre>    <h2>补充知识</h2>    <p>CyclicBarrier和CountDownLatch一样,都是关于线程的计数器。</p>    <ul>     <li>CyclicBarrier初始化时规定一个数目,然后计算调用了CyclicBarrier.await()进入等待的线程数。当线程数达到了这个数目时,所有进入等待状态的线程被唤醒并继续。</li>     <li>CyclicBarrier就象它名字的意思一样,可看成是个障碍, 所有的线程必须到齐后才能一起通过这个障碍。</li>     <li>CyclicBarrier初始时还可带一个Runnable的参数, 此Runnable任务在CyclicBarrier的数目达到后,所有其它线程被唤醒前被执行。</li>    </ul>    <p> </p>    <p>来自:http://hanhailong.com/2016/12/10/Synchronized与Lock锁的区别/</p>    <p> </p>