线程的同步控制synchronized和lock的对比和区别

我们在面试的时候，时常被问到如何保证线程同步已经对共享资源的多线程编程。我们当然用同步代码块，同步方法，又或者是用java提供的锁机制来达到对共享资源变量的同步控制。

那么我们什么时候用synchronized,什么时候用lock，以及他们的区别是什么呢；

首先来说synchronized 是Java的关键字，是Java的内置特性，在JVM层面实现了对临界资源的同步互斥访问，通过对对象的头文件来操作，从而达到加锁和释放锁的目的。对象的头文件如下图：

那么synchronized的缺点是啥呢：

1）不能响应中断；

2）同一时刻不管是读还是写都只能有一个线程对共享资源操作，其他线程只能等待

3）锁的释放由虚拟机来完成，不用人工干预，不过此即使缺点也是优点，优点是不用担心会造成死锁，缺点是由可能获取到锁的线程阻塞之后其他线程会一直等待，性能不高。

而lock接口的提出就是为了完善synchronized的不完美的，首先lock是基于jdk层面实现的接口，和虚拟机层面不是一个概念；其次对于lock对象中的多个方法的调用，可以灵活控制对共享资源变量的操作，不管是读操作还是写操作；

lock接口的关系图：

ReentrentLock对象和ReentrentReadWriteLock为我们日常开发中见到和用到比较多的两个类；他们都是可重入的锁，即当同一线程获取到锁之后，他在不释放锁的情况下，可以再次获取到当前已经拿到的锁，只需标记获取到锁的次数加一即可；

下面已ReentrentLock的使用为例，来说明如何对共享变量的控制；要求线程甲和线程乙各自轮询添加数字到list集合中；假设说次数为3次；

package part6.jstack;

import java.util.ArrayList;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * Created by xq on 17/6/26.
 */
public class TestLock {
    private ArrayList arrayList = new ArrayList<>();
    Lock lock = new ReentrantLock();
    public static void main(String[] args) {
        final TestLock test = new TestLock();
        for (int i = 0; i < 3; i++) {

           final Integer count=i;
            new Thread("甲"){public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread(),count);
            };}.start();
            new Thread("乙"){public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread(),count);
            };}.start();

        }
        test.arrayList.stream().forEach(e->{
            System.out.println(e);
        });
    }

    public void insert(Thread thread,Integer count) {

        lock.lock();
        try {
            //线程获取到了锁
            for (int i = 0; i<5; i++) {
                arrayList.add("第"+count+"次"+"线程"+thread.getName()+i);
            }
        } catch (Exception e) {

        }finally {
            //线程释放锁
            lock.unlock();
        }
    }
}

执行结果如下图：

从结果中可以看出，在一个时刻只能有一个线程获取到锁并执行打印；

那么lock和synchronized的区别对比如下：

1）synchronized 在成功完成功能或者抛出异常时，虚拟机会自动释放线程占有的锁；而Lock对象在发生异常时，如果没有主动调用unLock()方法去释放锁，则锁对象会一直持有，因此使用Lock时需要在finally块中释放锁；

2）lock接口锁可以通过多种方法来尝试获取锁包括立即返回是否成功的tryLock(),以及一直尝试获取的lock()方法和尝试等待指定时间长度获取的方法，相对灵活了许多比synchronized;

3) 通过在读多，写少的高并发情况下，我们用ReentrantReadWriteLock分别获取读锁和写锁来提高系统的性能，因为读锁是共享锁，即可以同时有多个线程读取共享资源，而写锁则保证了对共享资源的修改只能是单线程的。