Java并发编程大揭秘：synchronized和Lock谁更胜一筹？

大家好，我是小米，在日常的开发工作中，锁是我们常常会使用到的概念。在 Java 中，synchronized 和 lock 都是用于多线程同步的关键字和类。今天，我就来为大家详细介绍一下synchronized 与 lock 的区别，包括从存在层次、锁的获取方式、锁的释放、锁类型、性能、支持锁的场景等十个区别点，并通过两个电商项目的实际案例来演示它们的区别。

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synchronized 与 lock 的区别

• 存在层次：synchronized 是 Java 语言内置的关键字，属于 JVM 层面的锁；而 lock 是 Java 类库提供的一个类，属于 Java 语言层面的锁。
• 锁的获取方式：synchronized 的获取方式是隐式的，即在进入同步代码块或方法时自动获取锁，并在退出时自动释放锁；而 lock 的获取方式是显式的，需要手动调用lock() 方法获取锁，并在使用完后手动调用 unlock() 方法释放锁。
• 锁的释放：synchronized 的锁是在出现异常或者执行完同步代码块或方法后自动释放的；而 lock 需要在 finally 块中手动调用 unlock() 方法释放锁，否则可能导致死锁。
• 锁类型：synchronized 只有一种类型的锁，即互斥锁，它是非公平锁；而 lock 提供了多种类型的锁，包括公平锁和非公平锁。
• 性能：synchronized 是 JVM 内置的锁，效率相对较低，因为它会涉及到用户态和内核态的切换；而 lock 是Java 类库提供的锁，性能较高，因为它使用了更底层的硬件级别的实现。
• 支持锁的场景：synchronized 只支持在代码块和方法上加锁；而 lock 支持更灵活的加锁和释放方式，例如可以在任意位置加锁和释放锁，支持多个条件变量的使用。
• 可重入性：synchronized 是可重入锁，即同一线程可以多次获取同一把锁而不会死锁；而 lock 也是可重入锁，但需要注意要手动调用相同次数的 unlock() 方法才能完全释放锁。
• 等待通知机制：synchronized使用的是wait()和notify()/notifyAll() 方法实现线程之间的等待和通知机制；而 lock 使用的是 Condition 对象来实现类似的功能。
• 可见性：synchronized 在进入同步代码块时会自动获取锁并刷新线程的工作内存，保证了线程间的可见性；而lock 需要手动使用 volatile 关键字或者显式调用 lock() 和 unlock() 方法来保证可见性。
• 锁的粒度：synchronized 是对整个对象进行加锁的，即当一个线程获得了某个对象的锁后，其他线程无法获得该对象的任何锁；而 lock 可以实现更细粒度的锁定，例如可以对对象的某个属性或者某一段代码块进行加锁，从而提高并发性能。

synchronized的加锁流程

在 Java 中，synchronized 锁可以分为三种类型：偏向锁、轻量级锁和重量级锁。偏向锁适用于无竞争的情况，轻量级锁适用于短时间内竞争不激烈的情况，重量级锁适用于竞争激烈或者竞争时间较长的情况。

• 偏向锁：当一个线程访问同步代码块时，会先检查对象头中的 Mark Word，如果发现没有被其他线程锁定，就会将当前线程 ID 记录到 Mark Word 中，并将 Mark Word 设置为偏向锁。以后该线程再次访问同步代码块时，无需重新获取锁，而是直接使用偏向锁，从而避免了大部分的同步操作，提高了性能。
• 轻量级锁：当多个线程同时访问同步代码块时，会发生轻量级锁的竞争。这时，JVM 会尝试将对象头中的 Mark Word 设置为轻量级锁，并将当前线程的 ID 记录在锁记录（Lock Record）中。如果竞争不激烈，当前线程可以顺利获取轻量级锁，执行同步操作；如果竞争激烈，获取轻量级锁失败，会升级为重量级锁。
• 重量级锁：当轻量级锁竞争失败或者锁对象已经被设置为重量级锁时，会升级为重量级锁。重量级锁使用操作系统的互斥量来实现，会导致线程的阻塞和唤醒，性能较差。

需要注意的是，锁的升级是单向的，即锁一旦升级为重量级锁，就无法再降级为轻量级锁或者偏向锁。

实际案例

下面，我通过两个电商项目的实际案例来演示 synchronized 和lock 的区别。

使用synchronized：假设在电商项目中，存在一个订单处理的方法，多个线程同时调用该方法进行订单处理。

在这个案例中，使用了synchronized 关键字对processOrder() 方法进行了加锁，保证了订单处理的线程安全性。当一个线程获得了对象的锁后，其他线程无法获得该对象的锁，从而保证了同一时刻只有一个线程能够执行订单处理逻辑。然而，由于 synchronized 是重量级锁，可能会导致性能下降，特别是在高并发的情况下。

使用Lock：

在这个案例中，使用了 Lock 接口和 ReentrantLock 类来实现加锁和解锁的操作。与 synchronized 不同的是，使用 Lock时，我们需要手动调用 lock() 方法来获取锁，并在 finally 块中调用 unlock() 方法来释放锁。这样可以实现更细粒度的锁定，从而提高了并发性能。

END

综上所述，synchronized 和 Lock 都可以用于实现线程的同步，但在使用方式、性能和灵活性等方面存在一些区别。根据具体的场景和需求，选择合适的锁机制对于保障线程安全和提高并发性能非常重要。希望通过本文的介绍，能够对 synchronized和Lock的区别有更加清晰的认识。如果你对这方面的知识还有疑问或者有其他技术问题想要分享讨论，欢迎在评论区留言，我会及时回复。谢谢！

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