JAVA并发编程:Synchronized和Lock

前言

Java多线程编程中，保证线程安全通常会使用到synchronized和Lock。那么合适该使用synchronized，什么时候该使用Lock呢。这个就需要我们对synchronized和Lock有个清晰的了解。

`Lock`和`synchronized`

synchronized 是JAVA提供的强制原子性的内置锁机制。一个synchronized有两部分:锁对象的引用 (synchronized 方法的锁，就是该方法所在对象本身)，以及这个锁保护的代码块。每个Java对象都可以作为一个用于同步的锁的角色，这些内置的锁被成为内部锁，线程进入 synchronized 块之前会自动获得锁，退出、报错异常、时会释放锁。内部锁是一种互斥锁，这就是说，至多只有一个线程可以获得锁，所以被 synchronized 声明的方法或代码块至多只有一个线程可以进入。从而保证了线程安全。
大致有如下用法:

//作用于方法
public synchronized void synchronizedMethod(){
    //do something
}

// 作用与代码块
synchronized (syncObj){
    //do something
}

Lock 接口定义了一些抽象了锁操作，与内部锁机制不同，它提供了更加灵活的， 无条件的，可轮训的，定时的，可中断的锁获取操作。 Lock 的接口定义如下:

 public interface Lock {
    // 获取锁，如果没有则会被阻塞
    void lock();
    // 获取锁，但是允许中断
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
    // 尝试获取锁，如果此刻获取不到则返回false，否则返回true
    boolean tryLock();
    // 在一定时间内尝试获取锁
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    void unlock();
    // 返回一个新的Condition类别的实例
    Condition newCondition();
}

大致用法为:

Lock lock = ...;
...
lock.lock();
try {
    // access the resource protected by this lock
} finally {
    lock.unlock();
}

从 Lock 接口的定义中可以看出，Lock 和 synchronized 的区别:
1. Lock 需要自己释放获得的锁(遗忘这个会容易导致错误，且不易排查)
2. Lock 支持可中断的锁获取操作
3. Lock 支持可定时的和可轮训的锁请求(由 trylock 方法实现),与无条件的锁获取想比，它具有更完善的错误恢复机制。
4. Lock 支持非结构块的锁，可以在不同的程序块中操作锁。

`ReentranLock`

另外，我们有比较大的机会接触到 Lock 接口的实现类 ReentranLock，ReentranLock 支持公平性锁和非公平性锁(默认),这个选择是通过构造函数传入一个 boolean 类型的参数决定的，其内部是通过继承了AbstractQueuedSynchronizer实现了一个FairSync和一个NonFairSync来实现的,这个可以在以后讲AQS的时候再深入讲解(大家也可以自行去阅读 java.util.concurrent 下的各个接口和类，相信会大有收获)。ReentranLock 也是一个标准的互斥锁：一次最多只有一个线程能够持有相同的ReentranLock。ReentranLock 提供了和synchronized 相同的互斥和内存可见性。所以通常会将 ReentranLock 和 synchronized 放在一起对比。
可能的面试问题场景如下:

面试官: 有哪几种实现同步的方式?
面试者: synchronized 和 ReentranLock
面试官: 那synchronized 和 ReentranLock 有什么区别
面试者: 。。。

其实 ReentranLock 和 synchronized 的区别和Lock 和 synchronized 的区别是一致的，只不过ReentranLock 多了个公平队列的支持！

`ReentranLock` 和 `synchronized` 的选择

ReentranLock 是 Lock 接口的实现，所以其具有 Lock接口的特性。一般来说，不要ReentranLock 和 synchronized 混合使用，容易造成混淆。并且我们更倾向于使用简洁的内部锁机制synchronized。只有在需要使用ReentranLock的时候才应该使用。即:

当你需要 可定时的，可寻轮的与可中断的锁获取操作，公平队列，或者非块结构的锁 这些特性的时候才应该使用 ReentranLock。否则最好还是使用 synchronized 。