Java之多線程裡面的鎖了解以及synchronized與Lock的差別

一、宏觀的說下鎖的分類

1）鎖分為樂觀鎖、悲觀鎖

悲觀鎖認為對于同一個資料的并發操作，一定是會發生修改的，哪怕沒有修改，也會認為修改。是以對于同一個資料的并發操作，悲觀鎖采取加鎖的形式。悲觀的認為，不加鎖的并發操作一定會出問題。

樂觀鎖則認為對于同一個資料的并發操作，是不會發生修改的。在更新資料的時候，會采用嘗試更新，不斷重新的方式更新資料。樂觀的認為，不加鎖的并發操作是沒有事情的

2）鎖分為公平鎖、非公平鎖

公平鎖是指多個線程按照申請鎖的順序來擷取鎖。

非公平鎖是指多個線程擷取鎖的順序并不是按照申請鎖的順序，有可能後申請的線程比先申請的線程優先擷取鎖。有可能，會造成優先級反轉或者饑餓現象。

3）鎖分為獨享鎖、共享鎖

獨享鎖是指該鎖一次隻能被一個線程所持有。

共享鎖是指該鎖可被多個線程所持有。

二、java中常見具體高并發鎖

1）synchronized

synchronized機制是給共享資源上鎖，隻有拿到鎖的線程才可以通路共享資源，這樣就可以強制使得對共享資源的通路都是順序的，夠保證在同一個時刻最多隻有一個線程執行同一個對象的同步代碼，可保證修飾的代碼在執行過程中不會被其他線程幹擾

synchronized(obj) {

}

synchronized實作的機理依賴于軟體層面上的JVM,對于Synchronized而言，也是一種悲觀鎖、非公平鎖、也是獨享鎖、也是互斥鎖。

2）ReentrantLock

可重入鎖，顧名思義，這個鎖可以被線程多次重複進入進行擷取操作

Lock實作的機理依賴于特殊的CPU指令，比如執行lock()方法的時候，cpu發出lock指令，比如我們執行unlock的時候，cpu發出lock指令，可以認為不受JVM的限制，并可以通過其他語言平台來完成底層的實作。在并發量較小的多線程應用程式中，ReentrantLock與synchronized性能相差無幾，但在高并發量的條件下，synchronized性能會迅速下降幾十倍，而ReentrantLock的性能卻能依然維持一個水準，高并發量情況下使用ReentrantLock。

ReentrantLock通過方法lock()與unlock()來進行加鎖與解鎖操作，與synchronized會被JVM自動解鎖機制不同，ReentrantLock加鎖後需要手動進行解鎖。為了避免程式出現異常而無法正常解鎖的情況，使用ReentrantLock必須在finally控制塊中進行解鎖操作。通常使用方式如下所示

Lock lock = new ReentrantLock();
 
try {
 
    lock.lock();
 
}
 
finally {
 
    lock.unlock();
 
}      

對于ReentrantLock而言，ReentrantLock在構造函數中提供了是否公平鎖的初始化方式，預設為非公平鎖。這是因為，非公平鎖實際執行的效率要遠遠超出公平鎖、ReentrantLock也是互斥鎖、也是獨享鎖。

3）Semaphore

互斥是程序同步關系的一種特殊情況，相當于隻存在一個臨界資源，是以同時最多隻能給一個線程提供服務。但是，在實際複雜的多線程應用程式中，可能存在多個臨界資源，這時候我們可以借助Semaphore信号量來完成多個臨界資源的通路

，通過acquire()與release()方法來獲得和釋放臨界資源，Semaphore和ReentrantLock用法差不多，Semaphore的鎖釋放操作也由手動進行，是以與ReentrantLock一樣，為避免線程因抛出異常而無法正常釋放鎖的情況發生，釋放鎖的操作也必須在finally代碼塊中完成，

構造方法裡面也可以設定否公平鎖的初始化方式，預設為非公平鎖。

4）AtomicInteger

在多線程程式中，諸如++i或i++等運算不具有原子性，是不安全的線程操作之一。通常我們會使用synchronized将該操作變成一個原子操作，但JVM為此類操作特意提供了一些同步類，使得使用更友善，且使程式運作效率變得更高。通常AtomicInteger的性能是ReentantLock的好幾倍。

三、各個鎖的優勢

1.synchronized：

在資源競争不是很激烈的情況，偶爾會有同步的情形下，synchronized是很合适的。原因在于，編譯程式通常會盡可能的進行優化synchronize，另外可讀性非常好，synchronized它是通過悲觀鎖實作的。

2.ReentrantLock:

在資源競争不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差點點。但是當同步非常激烈的時候，synchronized的性能一下子能下降好幾十倍，而ReentrantLock确還能維持常态。

高并發量情況下使用ReentrantLock。

3.Atomic:

和上面的類似，不激烈情況下，性能比synchronized略遜，而激烈的時候，也能維持常态。激烈的時候，Atomic的性能會優于ReentrantLock一倍左右。但是其有一個缺點，就是隻能同步一個值，一段代碼中隻能出現一個Atomic的變量，多于一個同步無效。因為他不能在多個Atomic之間同步，是基于cas操作來實作的，它是通過樂觀鎖來實作的。

參考位址：

https://youzhixueyuan.com/4-kinds-of-java-thread-locks.html

 然後自己再對比比較和精簡分析

4 synchronized與Lock的差別

1）.首先synchronized是java内置關鍵字，是在在jvm層面，Lock是一個接口，最後是由CPU來發送lock和unlock指令，這個和volatile底層原理實作類似。

2）.synchronized無法判斷是否擷取鎖的狀态，Lock可以判斷是否擷取到鎖；

3 ) .synchronized會自動釋放鎖(a 線程執行完同步代碼會釋放鎖 ；b 線程執行過程中發生異常會釋放鎖)，Lock需在finally中手工釋放鎖（unlock()方法釋放鎖），否則容易造成線程死鎖；

4) .用synchronized關鍵字的兩個線程1和線程2，如果目前線程1獲得鎖，線程2線程等待。如果線程1阻塞，線程2則會一直等待下去，而Lock鎖就不一定會等待下去，如果嘗試擷取不到鎖，線程可以不用一直等待就結束了；

5) .synchronized的鎖可重入、不可中斷、非公平，而Lock鎖可重入、可判斷、可公平（兩者皆可）

6) .Lock鎖适合大量同步的代碼的同步問題，synchronized鎖适合代碼少量的同步問題。