聊一聊线程互斥与同步的那些事（以实例解释synchronized与ReentrantLock）
线程互斥与同步
结尾有
彩蛋哦
Java 提供了两种锁机制来控制多个线程对共享资源的互斥访问，synchronized 由 JVM 实现， ，而另一个是 JDK 实现的 ReentrantLock。
synchronized
1. 同步一个代码块
public void func() {
synchronized (this) {
// 同步操作代码
}
}
它只作用于同一个对象，如果调用两个对象上的同步代码块，就不会进行同步。
对于以下代码，使用 ExecutorService 执行了两个线程，由于调用的是同一个对象的同步代码块，因此这两个线程会进行同步，当一个线程进入同步语句块时，另一个线程就必须等待。
代码示例：
public class SynchronizedExample {
public void func1() {
synchronized (this) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.print(i + " ");
}
}
}
}
使用两个线程打印序列：
public static void main(String[] args) {
SynchronizedExample e1 = new SynchronizedExample();
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
executorService.execute(() -> e1.func1());
executorService.execute(() -> e1.func1());
}
打印结果：
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
对于以下代码，两个线程调用了不同对象的同步代码块，因此这两个线程就不需要同步。从输出结果可以看出，两个线程交叉执行。
public static void main(String[] args) {
SynchronizedExample e1 = new SynchronizedExample();
SynchronizedExample e2 = new SynchronizedExample();
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
executorService.execute(() -> e1.func1());
executorService.execute(() -> e2.func1());
}
执行结果:
0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9
2.同步一个方法
代码示例:
public synchronized void func () {
// ...
}
3.同步一个类
代码示例:
public void func() {
synchronized (SynchronizedExample.class) {
// ...
}
}
作用于整个类，也就是说两个线程调用同一个类的不同对象上的这种同步语句，也会进行同步。
public class SynchronizedExample {
public void func2() {
synchronized (SynchronizedExample.class) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.print(i + " ");
}
}
}
}
声明两个对象，分别使用不用的线程打印：
public static void main(String[] args) {
SynchronizedExample e1 = new SynchronizedExample();
SynchronizedExample e2 = new SynchronizedExample();
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
executorService.execute(() -> e1.func2());
executorService.execute(() -> e2.func2());
}
执行结果:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
4.同步一个静态方法
同步一个静态方法，会作用整个类，因此打印结果与上面同步整个类效果相同。
定义一个同步的静态方法：
public class SynchronizedExample1 {
public synchronized static void fun(){
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.print(i + " ");
}
}
}
使用不同线程打印：
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
executorService.execute(() -> SynchronizedExample1.fun());
executorService.execute(() -> SynchronizedExample1.fun());
}
执行结果:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
ReentrantLock
ReentrantLock 是 java.util.concurrent(J.U.C)包中的锁。
通过锁定义一个同步打印：
public class LockExample {
private Lock lock = new ReentrantLock();
public void func() {
lock.lock();
try {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.print(i + " ");
}
} finally {
// 确保释放锁，从而避免发生死锁。
lock.unlock();
}
}
}
使用多线程调用:
public static void main(String[] args) {
LockExample lockExample = new LockExample();
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
executorService.execute(() -> lockExample.func());
executorService.execute(() -> lockExample.func());
}
执行结果：
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
对比一下ReentrantLock与synchronized
- 实现方式不同。synchronized 是 JVM 实现的，而 ReentrantLock 是 JDK 实现的。
- 性能。新版本 Java 对 synchronized 进行了很多优化，例如自旋锁等，synchronized 与 ReentrantLock 大致相同。
- 等待可中断。当持有锁的线程长期不释放锁的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，改为处理其他事情。ReentrantLock 可中断，而 synchronized 不行。
- 公平锁。公平锁是指多个线程在等待同一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序来依次获得锁。synchronized 中的锁是非公平的，ReentrantLock 默认情况下也是非公平的，但是也可以是公平的。
- 锁绑定多个条件。一个 ReentrantLock 可以同时绑定多个 Condition 对象。
使用建议:
如果你不需要使用 ReentrantLock 的高级功能，那么建议优先使用 synchronized。因为 synchronized 是 JVM 实现的一种锁机制，JVM 原生地支持它，而 ReentrantLock 不是所有的 JDK 版本都支持。并且使用 synchronized 不用担心没有释放锁而导致死锁问题，因为 JVM 会确保锁的释放。
彩蛋
超神学院语录:
兄弟，你只是个战士，不要想着那些，日天的事