Java的锁都不会用?

本文章主要讲的是Java多线程加锁机制,有两种:\

  • Synchronized
  • Lock

synchronized锁是什么?

记得刚刚开始学习Java的时候,一遇到多线程情况就是synchronized,相对于当时的我们来说synchronized是这么的神奇而又强大,那个时候我们赋予它一个名字“同步”,也成为了我们解决多线程情况的百试不爽的良药。但是,随着我们学习的进行我们知道synchronized是一个重量级锁,相对于Lock,它会显得那么笨重,以至于我们认为它不是那么的高效而慢慢摒弃它。诚然,随着Javs SE 1.6对synchronized进行的各种优化后,synchronized并不会显得那么重了。下面跟随LZ一起来探索synchronized的实现机制、Java是如何对它进行了优化、锁优化机制、锁的存储结构和升级过程;

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)添加关键字synchronized,即可以实现同步的功能~

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)来将代码块(方法)锁定的!

synchronized用处是什么?

  • 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。

synchronized的原理

利用javap工具查看生成的class文件信息来分析Synchronized的实现

从上面可以看出,同步代码块是使用monitorenter和monitorexit指令实现的,同步方法(在这看不出来需要看JVM底层实现)依靠的是方法修饰符上的ACCSYNCHRONIZED实现。同步代码块:monitorenter指令插入到同步代码块的开始位置,monitorexit指令插入到同步代码块的结束位置,JVM需要保证每一个monitorenter都有一个monitorexit与之相对应。任何对象都有一个monitor与之相关联,当一个monitor被持有之后,他将处于锁定状态。线程执行到monitorenter指令时,将会尝试获取对象所对应的monitor所有权,即尝试获取对象的锁;

synchronized一般我们用来修饰三种东西:

  • 修饰普通方法
  • 修饰代码块
  • 修饰静态方法

锁优化

jdk1.6对锁的实现引入了大量的优化,如自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁、轻量级锁等技术来减少锁操作的开销。锁主要存在四种状态,依次是:无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态、重量级锁状态,他们会随着竞争的激烈而逐渐升级。注意锁可以升级不可降级,这种策略是为了提高获得锁和释放锁的效率。

Lock锁

在ReentrantLock中,调用lock()方法获取锁;调用unlock()方法释放锁。

ReentrantLock的实现依赖于java同步器框架AbstractQueuedSynchronizer(本文简称之为AQS)。AQS使用一个整型的volatile变量(命名为state)来维护同步状态,马上我们会看到,这个volatile变量是ReentrantLock内存语义实现的关键。

ReentrantLock分为公平锁和非公平锁:

  • 公平锁和非公平锁释放时,最后都要写一个volatile变量state。
  • 公平锁获取时,首先会去读这个volatile变量。
  • 非公平锁获取时,首先会用CAS更新这个volatile变量,这个操作同时具有volatile读和volatile写的内存语义。

可以简单概括一下:

  • Lock方式来获取锁支持中断、超时不获取、是非阻塞的
  • 提高了语义化,哪里加锁,哪里解锁都得写出来
  • 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

synchronized锁和Lock锁使用哪个

Lock锁给我们的程序带来了很多的灵活性,很多特性都是Synchronized锁没有的。那Synchronized锁有没有存在的必要??

必须是有的!!Lock锁在刚出来的时候很多性能方面都比Synchronized锁要好,但是从JDK1.6开始Synchronized锁就做了各种的优化(毕竟亲儿子,牛逼)

  • 优化操作:适应自旋锁,锁消除,锁粗化,轻量级锁,偏向锁。

所以,到现在Lock锁和Synchronized锁的性能其实差别不是很大!而Synchronized锁用起来又特别简单。Lock锁还得顾忌到它的特性,要手动释放锁才行(如果忘了释放,这就是一个隐患)

所以说,我们绝大部分时候还是会使用Synchronized锁,用到了Lock锁提及的特性,带来的灵活性才会考虑使用Lock显式锁~

最后

本文讲了synchronized内置锁和简单描述了一下Lock显式锁,总得来说:

  • synchronized好用,简单,性能不差
  • 没有使用到Lock显式锁的特性就不要使用Lock锁了。

Lock锁这里只是介绍了一些些,下次会详解它的相关子类和需要注意的地方,敬请期待~