Synchronized和Lock接口

Synchronized

Synchronized关键字回顾

synchronized是java中的关键字，是一种同步锁。它修饰的目标有以下几种：

1.修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步代码块，其作用的范围是大括号{}，括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象，synchronized不能修饰静态代码块。
2.修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是所有调用这个方法的对象。
3.修饰一个静态方法，其作用范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的所有对象。
4.修饰一个类对象(类的class对象)，其作用范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用对象是这个类的所有对象。
对于，在静态方法，或类对象加synchronized关键字的理解，synchronized关键字就是同步，当其是一个类锁时，就保证同一时间只能有一个线程访问，其修饰的代码。此时，无论是类名.方法名或者对象.方法名的方式，调用该方法，本质上获取的就是这个类.class对象的锁，一个类只有在类加载的时候，生成一个class对象，所以无论是类名还是对象的方法调用，同一时刻只能有一个线程获取该对象的锁，也就是同一时刻最多一个线程执行该方法。如果是修饰在类变量的代码块，最多只有一个线程方法该代码块。
作用的对象，有点不了解。以及synchronized锁作用在this对象，和作用在类.class上有什么区别？学完后面的课程，记得来回答这个问题。

关于synchronized的理解，共有两种类型的锁：

（1）类锁：只有synchronized修饰静态方法或者修饰一个类的class对象时，才是类锁。
（2）对象锁：除了类锁，所有其他的上锁方式都认为是对象锁。比如synchronized修饰普通方法或者synchronized（this)给代码块上锁等。
应该注意的是，因为一个类只有一个class对象，因此所有的访问者在访问被加了类锁的代码时，都是共用同一把锁，而类的实例却可以有很多个，因此不同对象访问加了对象锁的代码，它们的访问互不干扰。

synchronized锁的访问规则

（1）加了相同锁的代码，它们的访问规则是相同的，即当某个访问者获得该锁时，它们一起向该访问者开放访问，向其他没有获得该锁的访问者关闭访问。
（2）加了不同锁的代码访问互相不干扰。
（3）而没有加锁的代码随时都可以任意访问，不受任何限制。

判断是否同一把synchronized锁

（1）不同类型的锁不是同一把锁。
（2）加的是对象锁，那么必须是同一个对象实例才是同一把锁。
（3）加的是类锁，那必须是同一类才是同一把锁。

对于synchronized修饰的代码能否访问

1.首先判断是不是同一把锁。
2.然后判断各自的访问规则。

注意事项

虽然synchronized关键字可以来修饰方法，但synchronized关键字不属于方法定义的一部分。synchronized关键字不能被继承。如果在父类中的某个方法使用了synchronized关键字，子类又覆盖了该方法，在子类中的方法默认情况下是不进行同步的，而必须显示在子类的方法上也加上synchronized关键字才可以。当然，也可以在子类中直接调用父类方法，这样虽然子类方法不同步但是方法体的内容，是同步的，因此相当于子类方法也同步。

多线程编程步骤(上)

第一，创建资源类，创建属性和操作方法。第二创建多线程调用资源类的方法。

售票案例

sale 销售 ticket 票
案例要求，3个售票员进行售票，共售卖30张票。

代码

/**
 * @author 长名06
 * @version 1.0
 * 多线程编程步骤，第一步 创建资源类，定义属性和方法
 * 第二步，创建多个线程，调用资源类的操作方法
 */
public class SaleTickets {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket ticket = new Ticket();
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 40; i++){
                ticket.sale();
            }
        }, "aa").start();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 40; i++){
                ticket.sale();
            }
        }, "bb").start();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 40; i++){
                ticket.sale();
            }
        }, "cc").start();

    }
}

class Ticket {
    //票数
    private static int number = 30;

    public synchronized void sale() {
        if (number > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 卖出一张票"
                    + "剩下票数为" + --number);
        }
    }
}

代码分析

1.synchronized关键字修饰的非静态方法，此时这个方法的锁就是synchronized(this)锁，就是对调用当前方法的对象上锁。案例中的aa，bb，cc线程都是使用ticket这同一个对象，调用的sale()方法，所以这三个线程是互斥的，同时只能由三个中的一个，使用sale()方法。从输出结果，也可以看出，是互斥访问的。
2.当一个线程获取了对应的锁，可以访问对应锁的代码块，其他需要访问该代码块的线程，就要等待。等待获取锁的线程释放锁，但是获取到锁的线程的执行有两种情况。
1）获取锁的线程，执行对应的代码块，然后线程释放锁，无事发生，正常情况；
2）拥有锁的线程执行中，出现了异常，此时JVM会让线程自动释放锁。
3.但如果获取锁的线程的操作，需要等待IO或者其他原因(如sleep方法)被阻塞了，但是线程没有释放锁，其他的线程就只能等待，会很影响执行效率。所以需要一种机制可以不让等待的线程一直无限的等待下去(等待一定的时间，就能响应中断)，通过Lock(java.util.concurrent.locks包下的接口)就可以实现。
4.以上锁都是synchronized锁。

Lock

基本介绍

Lock锁实现，并提供了比使用同步方法和语句可以获得的更广泛的锁操作。它们允许更灵活的结构，可能具有非常不同的属性，并且可能支持多个关联的条件对象。Lock提供了比synchronized更多的功能。

Lock和synchronized的区别

1.Lock不是java语言内置的关键字，synchronized是Java语言的关键字，是内置特性。Lock是一个接口，可以通过其实现类实现异步访问。
2.采用synchronized关键字，不需要用户去手动释放锁，当synchronized关键字修饰的方法或代码块执行完之后，有JVM自动让线程释放锁。但是Lock则必须让用户手动释放锁，如果没有主动释放锁，就可能会出现死锁现象。

使用Lock实现sale_ticket案例

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
 * @author 长名06
 * @version 1.0
 * 多线程编程步骤，第一步 创建资源类，定义属性和方法
 * 第二步，创建多个线程，调用资源类的操作方法
 */
public class SaleTickets {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket ticket = new Ticket();
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 40; i++){
                ticket.sale();
            }
        }, "aa").start();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 40; i++){
                ticket.sale();
            }
        }, "bb").start();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 40; i++){
                ticket.sale();
            }
        }, "cc").start();

    }
}

class Ticket {
    //票数
    private static int number = 30;

    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void sale() {
        lock.lock();//开启锁
        try {
            if (number > 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 卖出一张票"
                        + "剩下票数为" + --number);
            }
        }finally {
            lock.unlock();//释放锁
        }

    }
}

关于Thread#start()&start0()

public synchronized void start() {//这个方法，完成线程的启动，但是实际创建线程是start0()方法完成的
    /**
     * This method is not invoked for the main method thread or "system"
     * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
     * to this method in the future may have to also be added to the VM.
     *
     * A zero status value corresponds to state "NEW".
     */
    if (threadStatus != 0)
        throw new IllegalThreadStateException();

    /* Notify the group that this thread is about to be started
     * so that it can be added to the group's list of threads
     * and the group's unstarted count can be decremented. */
    group.add(this);

    boolean started = false;
    try {
        start0();//这里这个方法的调用，才是完成线程的创建
        started = true;
    } finally {
        try {
            if (!started) {
                group.threadStartFailed(this);
            }
        } catch (Throwable ignore) {
            /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
              it will be passed up the call stack */
        }
    }
}

private native void start0();//此方法，java代码无法完成，而是用native关键字修饰的方法，就是使用jvm底层的JNI(Java Native Interface)机制调用c语言库完成的。这个创建线程的方法，以及是否创建，创建顺序，不是由java程序决定的，而是由程序运行的OS决定的。

lock接口方法

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

lock方法

lock()方法使用最多的方法，功能，获取锁，如果锁被其他线程获取，则进行等待。
使用Lock，必须主动去释放锁，并且发生异常时，不会自动释放锁。因此一般来说，使用Lock必须在try{}catch{}finally{}块中进行，并且将释放锁的操作在finally块中，用来保证锁一定被释放，防止死锁的发生。通常使用Lock实现同步的，是以如下形式的。

lock.lock();//开启锁
try {
    //...具体代码
}catch(Exception e){
    
}
finally {
    lock.unlock();//释放锁
}

newCondition方法

关键字synchronized和wait()/notify()这两个方法一起使用，可实现等待/通知模式。Lock锁的newCondition()方法返回Condition对象，Condition类也可以实现等待/通知的模式。wait()和notify()是Object类下的方法，notify()被调用时，JVM会随机的唤醒某个等待的线程，使用Condition类可进行选择性通知，Condition常用的方法，awiat()方法，会使当前线程等待，同时会释放当前线程持有的锁，当其他线程调用signal()时，线程会重新获得锁并继续执行。signal()用于唤醒等待的线程。

注意，在使用Condition接口(使用其具体的实现类)的await()和signa()方法前，需要线程持有相关的Lock锁，调用await()后线程会释放这个锁，在signal()调用后会从当前Condition对象的等待队列中，唤醒一个线程，唤醒的线程尝试获得锁，一旦获得锁成功，就执行。

小结

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是内置的语言实现的。
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。Lock在发生异常时，如果没有主动通过unLock()会释放锁，则很可能会造成死锁现象，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，等待的线程会一致等待，不能够使用中断。
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。
在性能上来说，如果资源竞争不激烈，二者的性能是差不多的，而当资源竞争激烈时，此时Lock的性能要远远优于synchronized。

只是为了记录自己的学习历程，且本人水平有限，不对之处，请指正。

posted @ 2023-10-25 23:59 长名06 阅读(219) 评论(0) 编辑收藏举报

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