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          http://www.tuicool.com/articles/2aeUBfe

          楔子

          最近一直都比較忙,沒有時間寫博客了。今天項目終于灰度了,可以有時間寫寫博客,看看文章了!!!╮(╯▽╰)╭

          今天要寫的主題是Java的基礎(chǔ)知識,Synchronized和Lock鎖的區(qū)別!!!

          區(qū)別

          1、ReentrantLock擁有Synchronized相同的并發(fā)性和內(nèi)存語義,此外還多了 鎖投票,定時鎖等候和中斷鎖等候等特性。

          線程A和B都要獲取對象O的鎖定,假設(shè)A獲取了對象O鎖,B將等待A釋放對O的鎖定

          如果使用 synchronized ,如果A不釋放,B將一直等下去,不能被中斷

          如果 使用ReentrantLock,如果A不釋放,可以使B在等待了足夠長的時間以后,中斷等待,而干別的事情

          ReentrantLock獲取鎖定與三種方式:

          • lock(), 如果獲取了鎖立即返回,如果別的線程持有鎖,當(dāng)前線程則一直處于休眠狀態(tài),直到獲取鎖

          • tryLock(), 如果獲取了鎖立即返回true,如果別的線程正持有鎖,立即返回false;

          • tryLock(long timeout,TimeUnit unit), 如果獲取了鎖定立即返回true,如果別的線程正持有鎖,會等待參數(shù)給定的時間,在等待的過程中,如果獲取了鎖定,就返回true,如果等待超時,返回false;

          • lockInterruptibly:如果獲取了鎖定立即返回,如果沒有獲取鎖定,當(dāng)前線程處于休眠狀態(tài),直到或者鎖定,或者當(dāng)前線程被別的線程中斷

          2、synchronized是在JVM層面上實現(xiàn)的,不但可以通過一些監(jiān)控工具監(jiān)控synchronized的鎖定,而且在代碼執(zhí)行時出現(xiàn)異常,JVM會自動釋放鎖定,但是使用Lock則不行,lock是通過代碼實現(xiàn)的,要保證鎖定一定會被釋放,就必須將unLock()放到finally{}中

          3、在資源競爭不是很激烈的情況下,Synchronized的性能要優(yōu)于ReetrantLock,但是在資源競爭很激烈的情況下,Synchronized的性能會下降幾十倍,但是ReetrantLock的性能能維持常態(tài);

          5.0的多線程任務(wù)包對于同步的性能方面有了很大的改進(jìn),在原有synchronized關(guān)鍵字的基礎(chǔ)上,又增加了ReentrantLock,以及各種Atomic類。了解其性能的優(yōu)劣程度,有助與我們在特定的情形下做出正確的選擇。

          簡單的總結(jié)

          • synchronized:

            在資源競爭不是很激烈的情況下,偶爾會有同步的情形下,synchronized是很合適的。原因在于,編譯程序通常會盡可能的進(jìn)行優(yōu)化synchronize,另外可讀性非常好,不管用沒用過5.0多線程包的程序員都能理解。

          • ReentrantLock:

            ReentrantLock提供了多樣化的同步,比如有時間限制的同步,可以被Interrupt的同步(synchronized的同步是不能Interrupt的)等。在資源競爭不激烈的情形下,性能稍微比synchronized差點點。但是當(dāng)同步非常激烈的時候,synchronized的性能一下子能下降好幾十倍。而ReentrantLock確還能維持常態(tài)。

          • Atomic:

            和上面的類似,不激烈情況下,性能比synchronized略遜,而激烈的時候,也能維持常態(tài)。激烈的時候,Atomic的性能會優(yōu)于ReentrantLock一倍左右。但是其有一個缺點,就是只能同步一個值,一段代碼中只能出現(xiàn)一個Atomic的變量,多于一個同步無效。因為他不能在多個Atomic之間同步。

          所以,我們寫同步的時候,優(yōu)先考慮synchronized,如果有特殊需要,再進(jìn)一步優(yōu)化。ReentrantLock和Atomic如果用的不好,不僅不能提高性能,還可能帶來災(zāi)難。

          測試結(jié)果

          先貼測試結(jié)果:再貼代碼(Atomic測試代碼不準(zhǔn)確,一個同步中只能有1個Actomic,這里用了2個,但是這里的測試只看速度)

          round:100000 thread:5

          Sync = 35301694

          Lock = 56255753

          Atom = 43467535

          round:200000 thread:10

          Sync = 110514604

          Lock = 204235455

          Atom = 170535361

          round:300000 thread:15

          Sync = 253123791

          Lock = 448577123

          Atom = 362797227

          round:400000 thread:20

          Sync = 16562148262

          Lock = 846454786

          Atom = 667947183

          round:500000 thread:25

          Sync = 26932301731

          Lock = 1273354016

          Atom = 982564544

          Java代碼

          package test.thread;       import static java.lang.System.out;       import java.util.Random;      import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;      import java.util.concurrent.CyclicBarrier;      import java.util.concurrent.ExecutorService;      import java.util.concurrent.Executors;      import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;      import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;      import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;       public class TestSyncMethods {           public static void test(int round,int threadNum,CyclicBarrier cyclicBarrier){              new SyncTest("Sync",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();              new LockTest("Lock",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();              new AtomicTest("Atom",round,threadNum,cyclicBarrier).testTime();          }           public static void main(String args[]){               for(int i=0;i<5;i++){                  int round=100000*(i+1);                  int threadNum=5*(i+1);                  CyclicBarrier cb=new CyclicBarrier(threadNum*2+1);                  out.println("==========================");                  out.println("round:"+round+" thread:"+threadNum);                  test(round,threadNum,cb);               }          }      }       class SyncTest extends TestTemplate{          public SyncTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){              super( _id, _round, _threadNum, _cb);          }          @Override         /**         * synchronized關(guān)鍵字不在方法簽名里面,所以不涉及重載問題         */         synchronized long  getValue() {              return super.countValue;          }          @Override         synchronized void  sumValue() {              super.countValue+=preInit[index++%round];          }      }        class LockTest extends TestTemplate{          ReentrantLock lock=new ReentrantLock();          public LockTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){              super( _id, _round, _threadNum, _cb);          }          /**         * synchronized關(guān)鍵字不在方法簽名里面,所以不涉及重載問題         */         @Override         long getValue() {              try{                  lock.lock();                  return super.countValue;              }finally{                  lock.unlock();              }          }          @Override         void sumValue() {              try{                  lock.lock();                  super.countValue+=preInit[index++%round];              }finally{                  lock.unlock();              }          }      }        class AtomicTest extends TestTemplate{          public AtomicTest(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){              super( _id, _round, _threadNum, _cb);          }          @Override         /**         * synchronized關(guān)鍵字不在方法簽名里面,所以不涉及重載問題         */         long  getValue() {              return super.countValueAtmoic.get();          }          @Override         void  sumValue() {              super.countValueAtmoic.addAndGet(super.preInit[indexAtomic.get()%round]);          }      }      abstract class TestTemplate{          private String id;          protected int round;          private int threadNum;          protected long countValue;          protected AtomicLong countValueAtmoic=new AtomicLong(0);          protected int[] preInit;          protected int index;          protected AtomicInteger indexAtomic=new AtomicInteger(0);          Random r=new Random(47);          //任務(wù)柵欄,同批任務(wù),先到達(dá)wait的任務(wù)掛起,一直等到全部任務(wù)到達(dá)制定的wait地點后,才能全部喚醒,繼續(xù)執(zhí)行          private CyclicBarrier cb;          public TestTemplate(String _id,int _round,int _threadNum,CyclicBarrier _cb){              this.id=_id;              this.round=_round;              this.threadNum=_threadNum;              cb=_cb;              preInit=new int[round];              for(int i=0;i<preInit.length;i++){                  preInit[i]=r.nextInt(100);              }          }           abstract void sumValue();          /*         * 對long的操作是非原子的,原子操作只針對32位         * long是64位,底層操作的時候分2個32位讀寫,因此不是線程安全         */         abstract long getValue();           public void testTime(){              ExecutorService se=Executors.newCachedThreadPool();              long start=System.nanoTime();              //同時開啟2*ThreadNum個數(shù)的讀寫線程              for(int i=0;i<threadNum;i++){                  se.execute(new Runnable(){                      public void run() {                          for(int i=0;i<round;i++){                              sumValue();                          }                           //每個線程執(zhí)行完同步方法后就等待                          try {                              cb.await();                          } catch (InterruptedException e) {                              // TODO Auto-generated catch block                              e.printStackTrace();                          } catch (BrokenBarrierException e) {                              // TODO Auto-generated catch block                              e.printStackTrace();                          }                        }                  });                  se.execute(new Runnable(){                      public void run() {                           getValue();                          try {                              //每個線程執(zhí)行完同步方法后就等待                              cb.await();                          } catch (InterruptedException e) {                              // TODO Auto-generated catch block                              e.printStackTrace();                          } catch (BrokenBarrierException e) {                              // TODO Auto-generated catch block                              e.printStackTrace();                          }                       }                  });              }               try {                  //當(dāng)前統(tǒng)計線程也wait,所以CyclicBarrier的初始值是threadNum*2+1                  cb.await();              } catch (InterruptedException e) {                  // TODO Auto-generated catch block                  e.printStackTrace();              } catch (BrokenBarrierException e) {                  // TODO Auto-generated catch block                  e.printStackTrace();              }              //所有線程執(zhí)行完成之后,才會跑到這一步              long duration=System.nanoTime()-start;              out.println(id+" = "+duration);           }       }

          補(bǔ)充知識

          CyclicBarrier和CountDownLatch一樣,都是關(guān)于線程的計數(shù)器。

          • CyclicBarrier初始化時規(guī)定一個數(shù)目,然后計算調(diào)用了CyclicBarrier.await()進(jìn)入等待的線程數(shù)。當(dāng)線程數(shù)達(dá)到了這個數(shù)目時,所有進(jìn)入等待狀態(tài)的線程被喚醒并繼續(xù)。
          • CyclicBarrier就象它名字的意思一樣,可看成是個障礙, 所有的線程必須到齊后才能一起通過這個障礙。
          • CyclicBarrier初始時還可帶一個Runnable的參數(shù), 此Runnable任務(wù)在CyclicBarrier的數(shù)目達(dá)到后,所有其它線程被喚醒前被執(zhí)行。
          posted on 2016-12-14 14:26 jinfeng_wang 閱讀(174) 評論(0)  編輯  收藏 所屬分類: 2016-thread

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