JAVA基础: synchronized 和 lock的区别、synchronized锁机制与升级
1 synchronized 和 lock的区别
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synchronized是一个关键字, lock是一个接口,实际使用的是实现类
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synchronized通过触发的是系统级别的锁机制, lock是API级别的锁机制
synchronized自动获得锁,自动释放锁。 lock需要通过方法获得锁并释放锁
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synchronized可以修饰代码段和方法,lock只能修饰代码中
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synchronized无法判断是否获得锁,lock可以通过tryLock判断
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synchronized一旦阻塞无法中断,lock可以被中断
lock.lockInterruptibly();等待并可以被中断 -
synchronized一旦出现死锁无法自动解决,lock出现死锁后自动解除
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synchronized锁的形式单一, lock锁的形式多样化(可重入锁,排他锁,共享锁,读写锁,公平锁,非公平锁)
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synchronized早先属于重量级锁,性能较低。 lock相比之下性能略高
main(){A a = new A();//问题是:在线程1调用t1方法,睡眠的10秒中,线程2和线程3和线程4能否执行?new Thread(()->{a.t1()});new Thread(()->{a.t2()});new Thread(()->{a.t3()});new Thread(()->{a.t4()});new Thread(()->{a.t5()});
}class A{public synchronized void t1(){ //睡眠了10s中 }public synchronized void t2(){}public void t3(){}public synchronized static void t4(){} //静态方法,属于类(模板对象 Class)public void t5(){synchronized(this.getClass()){}}
}
2 synchronized详解
2.1 用户态与内核态
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可以理解成是两种对系统元件不同的访问权限
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程序运行时,会用到很多系统的元件。
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不是所有的元件,所有的程序都具有使用权限
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有些元件普通程序(Java程序)就可以直接访问,此时我们就说程序处于用户态
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有些元件普通不能直接访问,需要通过系统帮助访问(CPU, IO等),此时我们就说程序处于内核态
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我们的在运行的过程中,随着需要使用的系统元件不同,有可能会从用户态切换到内核态
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用户态与内核态的切换需要耗时,耗资源。
2.2 用户线程 与 内核线程
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系统有自己的线程,称为内核线程
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我们使用Java语言创建的线程(Thread),称为用户线程
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内核线程的数量与系统的cpu数量(逻辑处理器数量)是相同
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用户线程在执行过程中,不是直接抢占CPU,而是要争抢与内核线程的关联(映射)
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如果创建的用户线程过多, 多个用户线程会映射到一个内核线程上
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但一个内核线程每次(一个时间片)只能为一个用户线程执行任务
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所以当内核线程在多个用户线程之间切换时,需要保留上一个线程执行的相关信息
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我们称这个过程为上下文切换
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上下文切换耗时,耗资源
2.3 synchronized重量级锁
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synchronized在上锁时,最终使用的是系统级别的mutex互斥锁(排他锁)
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使用synchronized上锁时,会存在用户态与内核态的切换,性能较低。
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我们称这种会涉及到系统资源使用的锁,为重量级锁。
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jdk1.5 推出JUC之后, lock锁在一定程度上,减缓了重量级的性能消耗
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lock锁在整个锁应用过程中,有一部分是在用户态完成的,少量在内核态完成。
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所以lock在整体性能上要优于synchronized锁。
2.4 synchronized锁升级
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早先版本(1.6-) , synchronized属于重量级锁,因为他直接使用系统级别的互斥锁
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所以1.5版本的juc中,lock对于synchronized有所优化
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1.6 直接对synchronized做了优化 , 提供了锁升级的机制
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升级过程

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注意:无论锁怎么样升级降级,对我们的编码没有影响。
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可以利用JOL工具 和 对对象头结构的理解来测试锁升级的过程
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创建对象时,在jvm堆内存中会开辟存储空间。这个对象空间也有一定的结构
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部分一: 对象头
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mark word 标记内容 ,其中包括锁标记,随着锁升级,锁标记也会变化
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Klass 指向类模板
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部分二: 属性数据空间
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部分三: 数据对齐
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扩展:如果是数组对象,还有部分四,length属性
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