Java synchronized和lock锁

synchronized和lock锁区别

• synchronized是关键字，lock是juc包下的一个接口。
• synchronized和lock都是可重入的。
• synchronized是公平锁，lock支持公平和非公平两种。
• synchronized是不可中断的，lock是可中断的。
• lock可以通过 tryLock方法设置超时时间，lock加锁之后一定要手动释放锁，且lock可以判断锁的状态。

synchronized实现原理

synchronized锁是基于对象实现的，对象存储在堆中，每个对象会有一个对象头，对象头里面会有一个markword来记录当前锁的一个状态：无锁(匿名偏向)、偏向锁、轻量级锁、重量级锁。

锁升级过程：当线程访问synchronized同步代码块时，会先尝试加偏向锁，如果加成功直接返回；失败就说明当前已经有别的线程获取了锁，就会尝试升级成轻量级锁，线程会使用cas自旋一定次数来获取锁，如果还是获取锁失败就会升级成重量级锁，此时线程就会进入block状态。

在jdk1.6之前，synchronized只有重量级锁。在jdk1.6之后增加了锁升级的机制，另外还增加了锁消除和锁膨胀的优化：

• 锁消除：synchronized同步代码块中没有临界资源的访问，不在加锁。
• 锁膨胀：for循环中使用synchronized加锁，就会导致频繁的加锁和释放锁，为了避免不必要的锁资源消耗，就会扩大锁的范围。

lock实现原理

lock底层是基于AQS实现。AQS是抽象队列同步器，是一个用来构建锁和同步器的框架。

AQS关键数据结构

• state：同步变量，使用volatile关键字修饰，表示锁的状态，state=0代表当前没有加锁，大于0表示有线程加锁。
• 等待队列：加锁失败的线程会进入到等待队列中。等待队列是个双向链表，每个node节点有前继和后继节点，等待锁的线程，以及等待状态。

加锁过程

• 非公平锁：线程会先直接使用cas的方式去修改state变量(从0修改成1)，如果修改成功，则表示该线程获得了锁。否则表示加锁失败，线程加入到等待队列中，线程会被挂起/阻塞。
• 公平锁：线程会先判断等待队列中是否为空，等待队列不为空直接进等待队列排队；等待队列为空才会使用cas尝试去修改state变量获得锁，cas失败进等待队列排队。

释放锁过程

线程使用cas的方式将state减1，如果state等于0，表示锁释放。唤醒队列第一个线程，唤醒之后队列第一个线程通过cas的方式尝试加锁，一旦加锁成功，就会把自己移除队列，让下一个节点变成对头，然后该线程就可以去执行逻辑了。

AQS唤醒节点时，为何从后往前找第一个节点

因为等待队列添加节点(以及节点取消)时，是先调整新节点的前向指针，再调整tail指针(此时原来tail指针的next指针还是null)，最后在调整原来tail的next指针，如果从前往后找，会存在节点丢失(没访问到)的情况。