Synchronized与Lock锁的区别

引用

区别

1、ReentrantLock拥有Synchronized相同的并发性和内存语义，此外还多了 锁投票，定时锁等候和中断锁等候等特性。

线程A和B都要获取对象O的锁定，假设A获取了对象O锁，B将等待A释放对O的锁定

如果使用 synchronized ，如果A不释放，B将一直等下去，不能被中断

如果 使用ReentrantLock，如果A不释放，可以使B在等待了足够长的时间以后，中断等待，而干别的事情

ReentrantLock获取锁定与三种方式：

•lock(), 如果获取了锁立即返回，如果别的线程持有锁，当前线程则一直处于休眠状态，直到获取锁


•tryLock(), 如果获取了锁立即返回true，如果别的线程正持有锁，立即返回false；


•tryLock(long timeout,TimeUnit unit)， 如果获取了锁定立即返回true，如果别的线程正持有锁，会等待参数给定的时间，在等待的过程中，如果获取了锁定，就返回true，如果等待超时，返回false；


•lockInterruptibly:如果获取了锁定立即返回，如果没有获取锁定，当前线程处于休眠状态，直到或者锁定，或者当前线程被别的线程中断


2、synchronized是在JVM层面上实现的，不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定，但是使用Lock则不行，lock是通过代码实现的，要保证锁定一定会被释放，就必须将unLock()放到finally{}中

3、在资源竞争不是很激烈的情况下，Synchronized的性能要优于ReetrantLock，但是在资源竞争很激烈的情况下，Synchronized的性能会下降几十倍，但是ReetrantLock的性能能维持常态；


5.0的多线程任务包对于同步的性能方面有了很大的改进，在原有synchronized关键字的基础上，又增加了ReentrantLock，以及各种Atomic类。了解其性能的优劣程度，有助与我们在特定的情形下做出正确的选择。

简单的总结

•synchronized：
在资源竞争不是很激烈的情况下，偶尔会有同步的情形下，synchronized是很合适的。原因在于，编译程序通常会尽可能的进行优化synchronize，另外可读性非常好，不管用没用过5.0多线程包的程序员都能理解。


•ReentrantLock:
ReentrantLock提供了多样化的同步，比如有时间限制的同步，可以被Interrupt的同步（synchronized的同步是不能Interrupt的）等。在资源竞争不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差点点。但是当同步非常激烈的时候，synchronized的性能一下子能下降好几十倍。而ReentrantLock确还能维持常态。


•Atomic:
和上面的类似，不激烈情况下，性能比synchronized略逊，而激烈的时候，也能维持常态。激烈的时候，Atomic的性能会优于ReentrantLock一倍左右。但是其有一个缺点，就是只能同步一个值，一段代码中只能出现一个Atomic的变量，多于一个同步无效。因为他不能在多个Atomic之间同步。


所以，我们写同步的时候，优先考虑synchronized，如果有特殊需要，再进一步优化。ReentrantLock和Atomic如果用的不好，不仅不能提高性能，还可能带来灾难。

测试结果

先贴测试结果：再贴代码（Atomic测试代码不准确，一个同步中只能有1个Actomic，这里用了2个，但是这里的测试只看速度）


round:100000 thread:5
Sync = 35301694
Lock = 56255753
Atom = 43467535


round:200000 thread:10
Sync = 110514604
Lock = 204235455
Atom = 170535361


round:300000 thread:15
Sync = 253123791
Lock = 448577123
Atom = 362797227


round:400000 thread:20
Sync = 16562148262
Lock = 846454786
Atom = 667947183


round:500000 thread:25
Sync = 26932301731
Lock = 1273354016
Atom = 982564544

Java代码
package test.thread;    

import static java.lang.System.out;    

import java.util.Random;    
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;    
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;    
import java.util.concurrent.ExecutorService;    
import java.util.concurrent.Executors;    
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;    
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;    
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;    

public class TestSyncMethods {    

    public static void test(int round,int threadNum,CyclicBarrier cyclicBarrier){    
        new SyncTest("Sync",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();    
        new LockTest("Lock",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();    
        new AtomicTest("Atom",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();    
    }    

    public static void main(String args[]){    

        for(int i=0;i<5;i++){    
            int round=100000*(i+1);    
            int threadNum=5*(i+1);    
            CyclicBarrier cb=new CyclicBarrier(threadNum*2+1);    
            out.println("==========================");    
            out.println("round:"+round+" thread:"+threadNum);    
            test(round,threadNum,cb);    

        }    
    }    
}    

class SyncTest extends TestTemplate{    
    public SyncTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){    
        super( _id, _round, _threadNum, _cb);    
    }    
    @Override   
    /**  
     * synchronized关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题  
     */   
    synchronized long  getValue() {    
        return super.countValue;    
    }    
    @Override   
    synchronized void  sumValue() {    
        super.countValue+=preInit[index++%round];    
    }    
}    


class LockTest extends TestTemplate{    
    ReentrantLock lock=new ReentrantLock();    
    public LockTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){    
        super( _id, _round, _threadNum, _cb);    
    }    
    /**  
     * synchronized关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题  
     */   
    @Override   
    long getValue() {    
        try{    
            lock.lock();    
            return super.countValue;    
        }finally{    
            lock.unlock();    
        }    
    }    
    @Override   
    void sumValue() {    
        try{    
            lock.lock();    
            super.countValue+=preInit[index++%round];    
        }finally{    
            lock.unlock();    
        }    
    }    
}    


class AtomicTest extends TestTemplate{    
    public AtomicTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){    
        super( _id, _round, _threadNum, _cb);    
    }    
    @Override   
    /**  
     * synchronized关键字不在方法签名里面，所以不涉及重载问题  
     */   
    long  getValue() {    
        return super.countValueAtmoic.get();    
    }    
    @Override   
    void  sumValue() {    
        super.countValueAtmoic.addAndGet(super.preInit[indexAtomic.get()%round]);    
    }    
}    
abstract class TestTemplate{    
    private String id;    
    protected int round;    
    private int threadNum;    
    protected long countValue;    
    protected AtomicLong countValueAtmoic=new AtomicLong(0);    
    protected int[] preInit;    
    protected int index;    
    protected AtomicInteger indexAtomic=new AtomicInteger(0);    
    Random r=new Random(47);    
    //任务栅栏，同批任务，先到达wait的任务挂起，一直等到全部任务到达制定的wait地点后，才能全部唤醒，继续执行    
    private CyclicBarrier cb;    
    public TestTemplate(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){    
        this.id=_id;    
        this.round=_round;    
        this.threadNum=_threadNum;    
        cb=_cb;    
        preInit=new int[round];    
        for(int i=0;i<preInit.length;i++){    
            preInit[i]=r.nextInt(100);    
        }    
    }    

    abstract void sumValue();    
    /*  
     * 对long的操作是非原子的，原子操作只针对32位  
     * long是64位，底层操作的时候分2个32位读写，因此不是线程安全  
     */   
    abstract long getValue();    

    public void testTime(){    
        ExecutorService se=Executors.newCachedThreadPool();    
        long start=System.nanoTime();    
        //同时开启2*ThreadNum个数的读写线程    
        for(int i=0;i<threadNum;i++){    
            se.execute(new Runnable(){    
                public void run() {    
                    for(int i=0;i<round;i++){    
                        sumValue();    
                    }    

                    //每个线程执行完同步方法后就等待    
                    try {    
                        cb.await();    
                    } catch (InterruptedException e) {    
                        // TODO Auto-generated catch block    
                        e.printStackTrace();    
                    } catch (BrokenBarrierException e) {    
                        // TODO Auto-generated catch block    
                        e.printStackTrace();    
                    }    


                }    
            });    
            se.execute(new Runnable(){    
                public void run() {    

                    getValue();    
                    try {    
                        //每个线程执行完同步方法后就等待    
                        cb.await();    
                    } catch (InterruptedException e) {    
                        // TODO Auto-generated catch block    
                        e.printStackTrace();    
                    } catch (BrokenBarrierException e) {    
                        // TODO Auto-generated catch block    
                        e.printStackTrace();    
                    }    

                }    
            });    
        }    

        try {    
            //当前统计线程也wait,所以CyclicBarrier的初始值是threadNum*2+1    
            cb.await();    
        } catch (InterruptedException e) {    
            // TODO Auto-generated catch block    
            e.printStackTrace();    
        } catch (BrokenBarrierException e) {    
            // TODO Auto-generated catch block    
            e.printStackTrace();    
        }    
        //所有线程执行完成之后，才会跑到这一步    
        long duration=System.nanoTime()-start;    
        out.println(id+" = "+duration);    

    }    

}   


补充知识

CyclicBarrier和CountDownLatch一样，都是关于线程的计数器。
•CyclicBarrier初始化时规定一个数目，然后计算调用了CyclicBarrier.await()进入等待的线程数。当线程数达到了这个数目时，所有进入等待状态的线程被唤醒并继续。
•CyclicBarrier就象它名字的意思一样，可看成是个障碍， 所有的线程必须到齐后才能一起通过这个障碍。
•CyclicBarrier初始时还可带一个Runnable的参数， 此Runnable任务在CyclicBarrier的数目达到后，所有其它线程被唤醒前被执行。