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Lock和synchronized这两个锁都能实现线程安全,但功能上有很大不同。Lock并不是synchronized的替代品,而是提供了更高级的功能,适用于特定场景。
以下是为什么synchronized不够用以及Lock的优势:
1.1为什么synchronized不够用
效率低:synchronized的锁定释放较为简单,无法设置超时,且无法中断正在等待锁定的线程。
不够灵活:加锁和释放时单一,难以支持复杂的条件和多次锁定。
无法知道是否成功获取锁:无法判断锁定是否成功,增加了调试难度。
Lock提供了比synchronized更高级的锁操作功能,支持多个Condition对象和更灵活的锁定策略。Lock允许一次只能有一个线程获取锁,但某些实现如ReadWriteLock支持并发访问。
与synchronized的主要区别在于Lock的加锁和释放可以不以块结构形式出现,支持在不同范围内手动管理锁定状态。这使得Lock在复杂的多线程算法中非常有用,例如遍历式数据结构的“移交”操作。
Lock的实现必须遵循Java语言规范中关于内存同步的要求,成功锁定和解锁操作必须具有相同的内存同步效果。未成功的锁定和解锁操作则无需同步效果。
使用Lock时需要注意以下几点:
1. Lock对象必须在finally块中释放锁,确保锁定在异常时仍能正确解除。
2. Lock实现提供了可中断、可等待和带超时的锁定方式,开发者应根据需求选择合适的方法。
3. Lock实例可以用作synchronized语句中的目标,但获取Lock实例的监视器锁与调用该实例的lock方法无关。建议不混淆两者使用。
根据不同的特性,Lock可以被分类为以下几种类型:
4.1悲观锁与乐观锁
悲观锁:线程获取锁后,其他线程必须等待,直到锁被释放。优点是一劳永逸,缺点是可能导致死锁和性能瓶颈。
乐观锁:线程在修改数据前检查数据一致性,若数据已被修改则放弃修改并释放锁。适合读多写少的场景,性能较高。
4.2共享锁与排他锁
共享锁:允许多个线程同时读取数据,但排他性写入不允许。例如ReadWriteLock的读锁。
排他锁:只允许一个线程获取锁,其他线程必须等待。例如ReadWriteLock的写锁。
4.3公平锁与非公平锁
公平锁:线程按照请求顺序获取锁,避免了插队现象,适合对线程公平性有要求的场景。
非公平锁:允许线程插队获取锁,提升吞吐量,但可能导致线程饥饿问题。
4.4可重入锁与不可重入锁
可重入锁:允许同一线程多次获取锁,例如ReentrantLock。
不可重入锁:同一线程只能获取一次锁,避免死锁情况。
4.5自旋锁与阻塞锁
自旋锁:线程在未获取锁时进入循环尝试获取锁,减少等待时间,适合多核环境。
阻塞锁:线程在获取锁时进入等待状态,直到锁被释放。
在实际应用中,可以通过以下方式优化锁使用:
5.1虚拟机优化:
自旋锁、锁消除和锁粗化是Java虚拟机常用的锁优化技术,提升性能和减少锁 contention。
5.2代码层面优化:
1. 尽量缩小同步代码块。
2. 避免不必要的锁请求,减少锁的竞争。
3. 避免在锁块内再次请求锁,减少死锁风险。
4. 选择适合的锁类型和工具类,例如使用ConcurrentHashMap而不是 synchronized集合进行并发操作。
Lock锁提供了比synchronized更高级的功能,如可中断锁定、超时控制和Condition条件等,适用于更复杂的多线程场景。正确使用Lock需要注意锁定和解锁的管理,以及性能优化的建议,以确保高效和线程安全。
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