并发编程学习笔记之Lock与synchronized
一、什么是可重入锁
Lcok在Java中是一个接口，一般在面试问题中问到的可能是ReentrantLock与synchronized的区别。ReentrantLock是Lock的一个实现类，字面意思的话就是可重入锁，那么什么是可重入锁呢。
可重入锁是锁的一个相关概念，并不是特指我们的ReentrantLock，而是如果一个锁具备可重入性，那我们就说这是一个可重入锁。ReentrantLock和synchronized都是可重入锁。至于什么是可重入性，这里举个简单的例子，现在在一个类里我们有两个方法（代码如下），一个叫做去北京，一个叫做买票，那我们在去北京的方法里可以直接调用买票方法，假如两个方法全都用synchronized修饰的话，在执行去北京的方法，线程获取了对象的锁，接着执行买票方法，如果synchronized不具备可重入性，那么线程已经有这个对象的锁了，现在又来申请，就会导致线程永远等待无法获取到锁。而synchronized和ReentrantLock都是可重入锁，就不会出现上述的问题。
class Trip {
public synchronized void goToBeiJing() {
// 去北京
buyATicket();
}
public synchronized void buyATicket() {
// 买票
}
} 二、Lock与synchronized的不同
二者都是可重入锁，那么为什么要有两个呢？既然存在，那么就一定是有意义的。synchronized是Java中的一个关键字，而Lock是Java1.5后在java.util.concurrent.locks包下提供的一种实现同步的方法，那么显然的，synchronized一定是有什么做不到的或者缺陷，才导致了Lock的诞生。
1.synchronized的缺点
1）当一个代码块被synchronized修饰的时候，一个线程获取到了锁，并且执行代码块，那么其他的线程需要等待正在使用的线程释放掉这个锁，那么释放锁的方法只有两种，一种是代码执行完毕自动释放，一种是发生异常以后jvm会让线程去释放锁。那么如果这个正在执行的线程遇到什么问题，比如等待IO或者调用sleep方法等等被阻塞了，无法释放锁，而这时候其他线程只能一直等待，将会特别影响效率。那么有没有一种办法让其他线程不必一直傻乎乎的等在这里吗？
2）当一个文件，同时被多个线程操作时，读操作和写操作会发生冲突，写操作和写操作会发生冲突，而读操作和读操作并不会冲突，但是如果我们用synchronized的话，会导致一个线程在读的时候，其他线程想要读的话只能等待，那么有什么办法能不锁读操作吗？
3）在使用synchronized时，我们无法得知线程是否成功获取到锁，那么有什么办法能知道是否获取到锁吗？
2.java.util.concurrent.locks包
1）Lock
Lock是一个接口，源码如下
public interface Lock {
void lock();
void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
boolean tryLock();
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
void unlock();
Condition newCondition();
}ReentrantLock是Lock的一个实现类（另外两个实现类是ReentrantReadWriteLock类下的两个静态内部类：WriteLock和ReadLock），它的意思是可重入锁，可重入锁前面已经讲过了。ReentrantLock中提供了更多的一些方法。不过常用的就是Lock中的这些。
来看一下Lock接口这些方法的使用，lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用来获取锁的。unLock()方法是用来释放锁的。
这里有四个方法来获取锁，那么区别在哪里呢？
lock()使我们平时用的最多的，最用是用来获取锁，如果锁已经被其他线程获取，那么就等待。但是采用Lock必须要主动释放锁，所以我们一般在try{}catch{}块中处理然后在finally中释放锁，举个例子：
lock.lock();
try{
// 处理
}catch(Exception ex){
// 捕获异常
}finally{
// 释放锁
lock.unlock();
}
tryLock()是一个boolean类型的方法，当调用这个方法的时候，线程会去尝试获取锁，如果获取到的话会返回true，如果获取不到返回false，也就是说这个方法会立马返回一个结果，线程不会等待。
tryLock(long time, TimeUnit unit)是上面tryLock()方法的一个重载方法，加了两个参数，给定了等待的时间，如果在规定时间拿到锁返回true，如果拿不到返回false。这两个方法的一般用法和Lock类似。
if (lock.tryLock()) {
try{
// 处理
}catch(Exception ex){
// 捕获异常
}finally{
// 释放锁
lock.unlock();
}
}lockInterruptibly()就比较特殊了，它表示可被中断的，意思就是，当尝试获取锁的时候，如果获取不到的话就会等待，但是，在等待的过程中它是可以响应中断的，也就是中断线程的等待过程。使用形式的话一样用try catch处理，就不贴代码了。
2）ReadWriteLock
ReadWriteLock也是一个接口，这个接口中只有两个方法，源码如下：
public interface ReadWriteLock {
Lock readLock();
Lock writeLock();
}这个接口的从字面就能看出来他的用途，读锁和写锁，这时候是不是想起了前面我写到的synchronized的第二条。
ReentrantReadWriteLock是ReadWriteLock的一个实现类，最常用到的也是获取读锁和获取写锁。下面看例子：
首先是使用synchronized的：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
final Main m = new Main();
new Thread(){
public void run() {
m.read(Thread.currentThread());
};
}.start();
new Thread(){
public void run() {
m.read(Thread.currentThread());
};
}.start();
}
public synchronized void read(Thread thread) {
long startTime = System.currentTimeMillis();
while(System.currentTimeMillis() - startTime <= 1) {
System.out.println(thread.getName()+"线程在进行读操作");
}
System.out.println(thread.getName()+"线程完成读操作");
}
}这段代码的执行结果是在一个线程打印出完成读操作后，另一条线程才会开始进行读操作。
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程完成读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程完成读操作
下面看如果用ReadWriteLock：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
private ReentrantReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
final Main m = new Main();
new Thread(){
public void run() {
m.read(Thread.currentThread());
};
}.start();
new Thread(){
public void run() {
m.read(Thread.currentThread());
};
}.start();
}
public void read(Thread thread) {
readWriteLock.readLock().lock();
try {
long startTime = System.currentTimeMillis();
while(System.currentTimeMillis() - startTime <= 1) {
System.out.println(thread.getName()+"线程在进行读操作");
}
System.out.println(thread.getName()+"线程完成读操作");
} finally {
readWriteLock.unlock();
}
}
}只是把之前的synchronized换成了ReadWriteLock，但是输出结果却是两个线程在一起进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-0线程在进行读操作
Thread-1线程在进行读操作
Thread-0线程完成读操作
Thread-1线程完成读操作
这个结果可以看到两个线程同时进行读操作，效率大大的提升了。但是要注意的是，如果一个线程获取了读锁，那么另外的线程想要获取写锁则需要等待释放；而如果一个线程已经获取了写锁，则另外的线程想获取读锁或写锁都需要等待写锁被释放。
三、总结
总结一下二者：
1.synchronized是Java的关键字，是内置特性，而Lock是一个接口，可以用它来实现同步。
2.synchronized同步的时候，其中一条线程用完会自动释放锁，而Lock需要手动释放，如果不手动释放，可能会造成死锁。
3.使用synchronized如果其中一个线程不释放锁，那么其他需要获取锁的线程会一直等待下去，知道使用完释放或者出现异常，而Lock可以使用可以响应中断的锁或者使用规定等待时间的锁
4.synchronized无法得知是否获取到锁，而Lcok可以做到。
5.用ReadWriteLock可以提高多个线程进行读操作的效率。
所以综上所述，在两种锁的选择上，当线程对于资源的竞争不激烈的时候，效率差不太多，但是当大量线程同时竞争的时候，Lock的性能会远高于synchronized。