每天一道面试题（9）：lock 和 synchronized 区别

Lock 和 Synchronized 的区别

今天我们来讨论一个常见的面试问题：“Lock 和 synchronized 的区别”。这个问题主要考察对并发编程基础的理解。接下来，我将从以下几个方面来详细说明这两者的区别。

1. 功能角度

首先，从功能角度来看，Lock 和 synchronized 都是用来解决多线程环境下的线程安全问题的工具。它们的主要作用是确保同一时间只有一个线程可以访问某段代码，从而避免数据竞争和线程安全问题。

2. 特性比较

a. 基本概念

• synchronized：是 Java 语言层面提供的同步机制，通过关键字实现。它有两种使用方式：修饰方法和修饰代码块。锁的粒度取决于锁定对象（实例对象或类对象）的作用范围。

• Lock：是 java.util.concurrent 包中的一个接口，主要有 ReentrantLock 等实现类。Lock 提供了更丰富的锁操作功能，通过 lock() 和 unlock() 方法显式控制锁的获取和释放。

b. 锁的粒度和控制

• synchronized：

  • 可以修饰方法（即整个方法被锁定）或者修饰代码块（即仅代码块被锁定）。
  • 锁的粒度取决于锁定对象的生命周期：如果锁定的是静态对象或类对象，锁是全局的；如果是实例对象，锁的作用范围是该实例的生命周期。

• Lock：

  • 锁的粒度由 Lock 实例的生命周期决定，且可以通过 lock() 和 unlock() 方法明确控制。
  • 允许在代码块内进行锁定，灵活性更高。

c. 灵活性和功能

• synchronized：

  • 锁的获取和释放是隐式的。代码块执行完或者抛出异常时，锁会被自动释放。
  • 无法实现非阻塞锁请求，也就是说，如果线程无法获得锁，它会被阻塞，直到锁被释放。

• Lock：

  • 提供了显式的锁控制，通过 lock() 和 unlock() 方法可自定义锁的获取和释放时机。
  • 提供了 tryLock() 方法，可以尝试获得锁而不被阻塞。如果锁不可用，tryLock() 会立即返回 false，这样线程可以进行其他操作。

d. 公平性

• synchronized：

  • 只提供了一种非公平锁机制，可能导致线程饥饿，即某些线程可能一直无法获得锁。

• Lock：

  • 提供了公平锁（通过 ReentrantLock 的构造函数指定），确保线程按照请求的顺序获取锁。公平锁会阻止线程的饥饿问题，但可能导致系统性能下降。
  • 还支持非公平锁，即使存在等待队列中的线程，也可能会先尝试获取锁。

3. 性能对比

在性能方面，synchronized 和 Lock 的表现大致相当，但实现方式有所不同：

• synchronized：在 Java 中，synchronized 经过了多次优化。它引入了偏向锁、轻量级锁和重量级锁等机制来减少锁的开销，提高性能。

• Lock：通常使用自旋锁和其他优化技术来减少锁竞争的开销。特别是在高竞争场景下，自旋锁可能会带来较好的性能。

4. 总结

• synchronized 简单易用，适合大多数基本的同步需求。但灵活性和功能上不如 Lock。
• Lock 提供了更多的控制和功能，如公平锁、非阻塞锁等，但使用时需要显式管理锁的释放，代码复杂度较高。

理解 synchronized 和 Lock 的区别有助于在实际开发中选择合适的同步机制，从而提高程序的线程安全性和性能。在实际应用中，对这些基础知识的深入理解可以帮助避免生产级别的并发问题和故障。

希望这篇笔记能帮助你更好地理解 Lock 和 synchronized 之间的区别，并在面试中表现得更出色。如果有更多问题或需要进一步的讨论，欢迎随时交流！

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