synchronized是jvm层面的锁,使用简单但灵活性差;lock是api层面的锁,更灵活但需手动释放。1.synchronized优点:简单易用、jvm自动管理锁、可重入性;缺点:灵活性差、非公平、无法中断。2.lock优点:灵活性高、可中断、可定时、公平性、支持多个condition;缺点:需手动释放锁、使用复杂、简单场景性能可能较差。选择时,若只需简单同步,优先选synchronized;若需复杂机制,则用lock,但务必在finally中释放锁。底层上,synchronized基于monitor机制,通过monitorenter和monitorexit指令实现;lock常用实现类有reentrantlock、reentrantreadwritelock、stampedlock。忘记释放lock会导致死锁,避免方式是在finally块中unlock。为减少性能问题,应缩小同步范围、用读写锁、并发集合、原子类并避免长时间持锁。

synchronized和Lock,都是Java中用于解决多线程并发问题的利器。简单来说,synchronized是JVM层面的,用起来方便,但灵活性稍逊;Lock是API层面的,更灵活,但也需要手动释放锁。

解决方案

要理解synchronized和Lock的优缺点,得先明白它们分别是怎么工作的。
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synchronized,你可以把它想象成一把内置在对象里的锁。当你用synchronized修饰一个方法或者代码块时,实际上是让线程在进入这段代码前,必须先获得这把锁。这把锁是互斥的,也就是说,同一时刻,只能有一个线程持有它。用完之后,JVM会自动释放锁。
Lock,则是Java并发包java.util.concurrent.locks提供的接口,它有很多实现类,比如ReentrantLock。使用Lock,你需要手动获取锁(lock()方法)和释放锁(unlock()方法)。
synchronized的优点:
简单易用: 只需要一个关键字,就能实现线程同步。JVM支持: JVM会负责锁的获取和释放,无需手动操作,不容易出错。可重入性: 同一个线程可以多次获取同一把锁,避免死锁。
synchronized的缺点:
灵活性差: 只能用于方法或者代码块的同步,无法实现更复杂的锁机制。非公平性: 线程获取锁的顺序是不确定的,可能导致某些线程一直无法获取到锁(饥饿)。无法中断: 一旦线程尝试获取synchronized锁,就必须等待锁被释放,无法中断。
Lock的优点:
灵活性高: 提供了更多的锁机制,比如公平锁、可中断锁、定时锁等。可中断性: 允许线程在等待锁的过程中被中断,避免长时间阻塞。可定时性: 可以设置获取锁的超时时间,避免无限等待。公平性: 可以创建公平锁,保证线程按照请求锁的顺序获取锁。可以绑定多个Condition: 允许一个Lock对象绑定多个Condition对象,实现更复杂的线程协作。
Lock的缺点:
需要手动释放锁: 必须在finally块中手动释放锁,否则可能导致死锁。使用复杂: 相对于synchronized,Lock的使用更加复杂,需要更多的代码。性能损耗: 虽然在某些场景下Lock的性能可能优于synchronized,但在简单的同步场景下,Lock的性能可能不如synchronized。
如何选择synchronized和Lock?
选择synchronized还是Lock,主要取决于你的具体需求。
如果只需要简单的同步,并且对性能要求不高,那么synchronized是一个不错的选择。 它的简单易用性可以让你快速地实现线程同步。如果需要更复杂的锁机制,比如公平锁、可中断锁、定时锁等,或者需要更高的灵活性,那么Lock是更好的选择。 但需要注意的是,使用Lock需要更加小心,确保在finally块中释放锁,避免死锁。
synchronized的底层原理是什么?
synchronized的底层原理,其实涉及到JVM的monitor机制。每个Java对象都有一个与之关联的monitor。当线程执行到synchronized修饰的代码块时,会尝试获取monitor的所有权。如果monitor没有被其他线程占用,那么线程就可以成功获取monitor,并执行代码块。如果monitor已经被其他线程占用,那么线程就会被阻塞,直到monitor被释放。
在JVM层面,synchronized是通过monitorenter和monitorexit指令来实现的。monitorenter指令用于获取monitor的所有权,monitorexit指令用于释放monitor的所有权。
Lock接口有哪些常用的实现类?
Lock接口有很多实现类,其中最常用的就是ReentrantLock。ReentrantLock是一个可重入的互斥锁,它提供了与synchronized类似的功能,但更加灵活。
除了ReentrantLock,还有ReentrantReadWriteLock、StampedLock等实现类。ReentrantReadWriteLock实现了读写锁,允许多个线程同时读取共享资源,但只允许一个线程写入共享资源。StampedLock是Java 8新增的锁,它提供了乐观读锁和悲观读锁,可以提高读多写少场景下的性能。
使用Lock时,忘记释放锁会发生什么?
使用Lock时,最常见的错误就是忘记释放锁。如果忘记释放锁,那么其他线程就永远无法获取到锁,从而导致死锁。
为了避免这种情况,务必在finally块中释放锁。即使代码块中抛出异常,finally块中的代码也会被执行,从而保证锁能够被释放。
例如:
Lock lock = new ReentrantLock();try { lock.lock(); // 临界区代码} finally { lock.unlock();}
如何避免synchronized和Lock带来的性能问题?
synchronized和Lock虽然可以解决多线程并发问题,但也会带来一定的性能问题。为了避免这些性能问题,可以采取以下措施:
尽量缩小同步代码块的范围: 只对必要的代码进行同步,避免不必要的锁竞争。使用读写锁: 在读多写少的场景下,使用读写锁可以提高性能。使用并发集合: Java提供了很多并发集合,比如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等,这些集合内部已经实现了线程安全,可以避免手动加锁。使用原子类: Java提供了很多原子类,比如AtomicInteger、AtomicLong等,这些类可以保证单个变量的原子性操作,避免使用锁。避免长时间持有锁: 尽量缩短持有锁的时间,避免其他线程长时间阻塞。
以上就是Java多线程中synchronized和Lock的优缺点对比的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!
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