一文彻底解决锁的问题

欢迎访问我的个人博客（点击进入）

锁

1.synchronized

synchronized关键字用于Java对象、方法、代码块提供线程安全的操作。

sychronized属于独占式的悲观锁，同时属于可重入锁。在使用sychronized修饰对象时，同一时刻只能有一个线程对该对象进行访问；在修饰代码块、方法时，同一时刻只能有一个线程执行该方法体或代码块。

Java所有对象中有一个monitor对象，加锁就是在竞争monitor对象。对代码块加锁是通过在前后分别加上monitorenter和monitorexit指令实现的，对方法是否加锁是通过一个标记位来判断的。

1.1.synchronized作用范围

• synchronized作用于成员变量和非静态方法时，所著的对象是对象的实例，即this对象
• synchronized作用于静态方法时，锁住的是Class实例，因为静态方法属于Class而不属于对象
• synchronized作用于一个代码块时，锁住的是所有代码块中配置的对象

1.2.sychronized的实现原理

在synchronized内部包括ContentionList、EntryList、WaitSet、OnDeck、Owner、!Owner这六个区域，每个区域的数据都代表锁的不同状态。

• ContentionList：锁竞争队列，所以请求锁的线程都被放在竞争队列中
• EntryList：竞争候选列表，在ContentionList中有资格成为候选者的来竞争锁资源的线程被移动到EntryList中
• WaitSet：等待集合，调用wait方法后被阻塞的线程将被放在WaitSet中
• Ondeck：竞争候选这同一时刻最多只能有一个线程竞争索资源，该线程的状态被称为Ondeck
• Owner：竞争到锁资源的线程被称为Owenr状态线程
• !Owner：在Onwer线程释放锁后，会从Owner状态变为!Owner

synchronized在收到新的锁请求时首先自旋，如果通过自旋没有获得锁资源，则将被放入锁竞争队列ContentionList中。

为了防止锁竞争时ContentionList尾部的元素被大量的并发线程进行CAS访问而影响性能，Owner线程会在释放锁资源时将Contention中的部分线程移动到EntryList中，并指定EntryList中的某个线程为Ondeck线程。Owner线程并没有直接把锁传递给Ondeck线程，而是把锁竞争的权利交给Ondeck线程，让Ondeck线程重新竞争锁。该行为牺牲了公平性，但提高了性能。

获得锁资源的Ondeck线程会变为Owner线程，而未获取到锁资源的线程仍然停留在EntryList中。

Owner线程在被wait方法阻塞后，将进入WaitSet队列中，直到被notify或notifyAll方法唤醒，会在次进入到EntryList中。

ContentionList和EntryList中的线程均为阻塞状态。

示意图：

在sychronized中，线程在进入ContentionList之前，等待的线程回先尝试自旋来获得锁，如果获取不到锁将会进入ContentionList，该做法对于已经进入队列等待的线程是不公平的，因此sychronized是非公平锁。另外，自旋获得锁的线程也可以直接抢占Ondeck线程的锁资源。

sychronized是一个重量级操作，JDK1.6对sychronized做了许多优化，引入了适应自旋、锁消除、锁粗化、轻量级锁及偏向锁等以提高锁的效率。锁可以从偏向锁升级到轻量级锁，在升级到重量级锁。这种升级过程叫做锁膨胀。

2.ReentrantLock

ReentrantLock在我之前的博客有写到

链接：点击进入

3.sychronized和ReetrantLock的比较

共同点

• 都用于控制多线程对共享对象的访问
• 都是可重入锁
• 都保证了可见性和互斥性

不同点

• ReetrantLock显式获取和释放锁；sychronized隐式获取锁和释放锁。为了避免程序出现异常而无法释放锁，在使用ReentrantLock时需要在finally中释放锁
• ReentrantLock可相应中断、可轮回，为处理锁提供了更多的灵活性
• ReentrantLock是API级别的，synchronized是JVM级别的
• ReentrantLock可以定义公平锁
• ReentrantLock通过Condition可以绑定多个条件
• 底层实现不同：sychronized是同步阻塞，采用的时悲观并发策略；ReentrantLock是同步非阻塞，采用的是乐观并发策略
• Lock是一个接口，sychronized是Java关键字，synchronized是由内置的语言实现的
• 我们可以通过Lock知道有没有成功获取锁，通过synchronized却无法做到
• Lock可以通过分别定义读写锁提高多个线程读操作的效率