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lock 和 synchronized 区别

网友: 技术文档 2025-07-26 20:50:23

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。

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