lock 和 synchronized 区别
1. 引言
在多线程编程中，我们经常需要确保某些代码在同一时刻只由一个线程执行。这种机制通常叫做“互斥锁”或“同步”。Java 提供了两种主要的同步机制：synchronized 关键字和 Lock 接口。尽管它们的作用相似，都用于实现线程的同步，但在使用和功能上有一些显著的区别。
本文将详细对比 synchronized 和 Lock，帮助理解它们的区别和各自的适用场景。
2. synchronized 关键字
synchronized 是 Java 中实现线程同步的原生关键字，它的作用是确保某个方法或代码块在同一时刻只能由一个线程访问。synchronized 的语法相对简单，且直接嵌入到方法或代码块中。
2.1 基本用法
- 同步方法：
public synchronized void someMethod() {// 临界区代码
}
- 同步代码块：
public void someMethod() {synchronized (this) {// 临界区代码}
}
2.2 特性
- 隐式锁：
synchronized自动为被同步的方法或代码块加上锁，并在方法执行完后释放锁。 - 不能中断： 在持有
synchronized锁的线程执行过程中，其他线程不能中断该线程，除非该线程主动释放锁。 - 只能锁住对象： 锁的对象是 JVM 中的对象引用，可以是
this，也可以是类对象（对于静态方法）。 - 内置机制：
synchronized是 Java 的内置机制，在编译时由 JVM 自动管理。
3. Lock 接口
Lock 是 Java 提供的一个接口，定义在 java.util.concurrent.locks 包中，属于显式锁的实现。与 synchronized 相比，Lock 提供了更多的灵活性和控制，适合于更复杂的同步场景。
3.1 基本用法
Lock 的常用实现类是 ReentrantLock，使用时需要先创建 Lock 对象，然后手动获取和释放锁。
Lock lock = new ReentrantLock();public void someMethod() {lock.lock();try {// 临界区代码} finally {lock.unlock();}
}
3.2 特性
- 显式锁： 与
synchronized不同，Lock锁需要手动控制加锁和解锁。 - 可中断：
Lock提供了带有中断响应的锁获取方法。例如，lock.lockInterruptibly()允许在等待锁的时候响应中断。 - 公平锁：
ReentrantLock提供了公平性选项，可以保证锁的获取按照请求锁的顺序进行（即先来先得）。 - 可尝试锁：
Lock允许尝试获取锁，而不是一直等待，方法如lock.tryLock()可以尝试获取锁并返回是否成功。 - 读写锁：
Lock还提供了ReadWriteLock接口，可以将锁分为读锁和写锁，提升多线程并发的性能。
4. synchronized 与 Lock 的区别
4.1 锁的类型和粒度
synchronized： 锁住的是对象（实例对象或类对象）。在方法上使用时，锁住的是方法所属的对象。Lock： 锁住的是一个显式的锁对象，通过lock.lock()方法来加锁，因此可以精确控制锁的范围。
4.2 控制粒度和灵活性
synchronized： 锁的控制较为简单和粗糙，不能灵活控制线程的执行。Lock： 提供更多的控制方法（如lockInterruptibly()、tryLock()），支持中断、超时和公平性等特性，控制灵活。
4.3 锁的释放
synchronized： 锁的释放是隐式的，在方法执行完后，JVM 自动释放锁，不需要显式地调用unlock。Lock： 锁的释放是显式的，必须手动调用unlock()，否则可能导致死锁。
4.4 中断和超时
synchronized： 无法响应中断，一旦进入同步代码块或方法，线程就会一直等待，直到获得锁。Lock： 提供了lockInterruptibly()方法，可以响应中断，线程可以在等待锁的过程中被中断。
4.5 性能和并发
synchronized： 在高并发情况下，synchronized的性能较差，尤其是锁竞争激烈时，容易导致性能瓶颈。Lock： 由于其更灵活的特性，Lock在高并发下的表现往往优于synchronized，尤其是在需要公平锁、尝试锁或读写锁的情况下。
5. 使用场景
5.1 使用 synchronized 的场景
- 代码简洁，使用场景不复杂时，
synchronized是一个合适的选择。 - 对于普通的互斥同步，使用
synchronized更简洁，且由 JVM 自动管理锁。
5.2 使用 Lock 的场景
- 需要更多控制的场景，如需要响应中断、尝试获取锁或实现公平锁时，
Lock是更好的选择。 - 需要在同一方法中多次加锁并释放锁的场景，
Lock提供了更精细的控制。
6. 总结
| 特性 | synchronized | Lock |
|---|---|---|
| 锁的类型 | 自动加锁，对象锁 | 显式加锁，可以是任何对象 |
| 锁的释放 | 自动释放，无法中断 | 必须手动释放，支持中断和超时 |
| 中断响应 | 不支持 | 支持 |
| 锁的公平性 | 不保证 | 可以选择公平锁 |
| 适用场景 | 代码简单的同步场景 | 高并发、需要更多控制的同步场景 |
通过对比可以看出，synchronized 适合简单的同步需求，而 Lock 更适合复杂的多线程控制和高并发场景。根据具体的需求选择合适的同步工具，能有效提高程序的效率和可维护性。