Java并发编程:synchronized与Lock深度对比
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更新于2024-08-18
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"synchronized与Lock比较-Java并发编程实践分享"
在Java并发编程中,synchronized和Lock都是用于实现线程同步的关键机制,确保多线程环境下的数据一致性。它们虽然有着相似的目标,但在功能、灵活性和性能上存在一些区别。
1. **Lock与synchronized的功效**
- **相同点**:两者都能实现线程互斥,防止多个线程同时访问临界区,从而避免数据竞争。
- **不同点**:Lock提供了更细粒度的控制,如可重入、公平性选择、非阻塞尝试获取锁等。而synchronized是隐式的,自动管理锁的获取和释放,且是隐式保证线程的可见性。
2. **Lock的灵活性和可伸缩性**
- Lock(如ReentrantLock)允许开发者在需要时手动获取和释放锁,这使得它能更好地适应复杂的并发场景。
- Lock可以实现公平锁,即按照线程到达的顺序获取锁,而synchronized默认是非公平的。
- Lock可以实现尝试获取锁(tryLock),允许线程在无法获取锁时立即返回,而不是等待。
3. **性能比较**
- 在Java 1.5中,Lock的性能优于synchronized,因为Lock避免了JVM层面的开销。然而,在Java 1.6及以后版本,JVM对synchronized进行了优化,性能差距已经不大。
- 使用Lock时,必须在finally块中释放锁,以防止异常导致锁未被释放,这是一个重要的最佳实践。
4. **线程安全的判断**
- 第一个方法(`public void add(int i) { i++; }`)不是线程安全的,因为它对共享变量`i`的修改没有进行任何同步保护。
- 第二个方法(`public Object getLast(List list)`)在Java中也是线程不安全的,因为`List`的size()和get()操作不是原子性的,可能在多线程环境下引发并发问题。
- 第三个方法(`public Object getLast(Vector v)`)使用了Vector,Vector是线程安全的,因此这个方法是线程安全的,尽管如此,通常推荐使用并发容器如ArrayList而不是Vector,因为Vector的性能较差。
5. **并发编程实践**
- JUC(Java Concurrency Utilities)是Java 1.5引入的一组工具类,提供了线程池、原子变量、并发集合等高级并发工具。
- 线程池(如ThreadPoolExecutor)可以有效地管理线程,避免频繁创建和销毁线程带来的开销。线程池的配置参数包括核心线程数(corePoolSize)、最大线程数(maxPoolSize)、超时时间(keepAliveTime)和工作队列(workQueue)。
- Atomic类提供了原子操作,能够在不使用锁的情况下保证线程安全。
- Lock接口及其实现(如ReentrantLock)提供了比synchronized更强大的同步机制。
- 并发编程时要注意内存可见性、死锁、活锁和饥饿等问题,确保正确使用同步机制。
6. **示例代码分析**
- `testList()`方法使用ArrayList,ArrayList不是线程安全的,所以在迭代过程中删除元素会导致ConcurrentModificationException。
- `testVector()`方法使用Vector,虽然线程安全,但性能较差,同样不应在多线程环境下随意修改集合。
在实际开发中,应根据具体需求选择使用synchronized还是Lock,同时注意并发编程的最佳实践,以保证程序的稳定性和性能。
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