synchronized和ReentrantLock的区别

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一、synchronized关键字

1.1 基本概念

synchronized是Java内置的同步机制，通过在方法或代码块前加上synchronized关键字，可以确保同一时刻只有一个线程执行该方法或代码块。这种同步机制基于Java对象的内置锁（也称为监视器锁）。

1.2 使用方式

synchronized有两种主要的使用方式：

同步方法：

这种方式的同步是隐式的，即不需要显式地获取和释放锁。

同步代码块：

或者

同步代码块允许开发者精确控制同步的范围，通常用于只需同步部分代码的情况。

1.3 特点和局限

内置锁：每个Java对象都有一个隐式的内置锁，synchronized依赖于这个锁来实现同步。

自动锁定和释放：synchronized关键字的锁定和释放是自动进行的，开发者无需显式地管理锁。

可重入性：synchronized是可重入的，即同一个线程可以多次获取同一把锁，而不会发生死锁。

不可中断：当一个线程试图获取一个已被其他线程持有的锁时，该线程会被阻塞且不可中断，直到获得锁。

二、ReentrantLock类

2.1 基本概念

ReentrantLock是Java 5引入的显式锁类，位于java.util.concurrent.locks包中。与synchronized相比，ReentrantLock提供了更灵活和强大的锁机制，允许更精细地控制锁的获取和释放。

2.2 使用方式

ReentrantLock的基本使用方式如下：

2.3 特点和优势

显式锁定和释放：ReentrantLock需要显式地获取和释放锁，提供了更大的灵活性和控制力。

可重入性：如同synchronized，ReentrantLock也是可重入的。

可中断性：ReentrantLock提供了可中断锁获取的方法（lock.lockInterruptibly()），可以响应中断信号。

超时机制：可以指定获取锁的超时时间（lock.tryLock(long timeout, TimeUnit unit)），避免永久等待。

公平性选择：可以选择公平锁（new ReentrantLock(true)）或非公平锁（new ReentrantLock(false)），公平锁按照线程请求锁的顺序获取锁，非公平锁则可以提高性能但可能导致线程饥饿。

条件变量：ReentrantLock提供了Condition类来支持多个等待条件，这样可以实现更加复杂的线程同步机制。

三、性能对比

在性能方面，synchronized和ReentrantLock各有优劣。

开销：synchronized是JVM内置的，经过多次优化，在大多数情况下性能优于ReentrantLock。特别是在低争用情况下，synchronized的性能通常更好。

灵活性：ReentrantLock提供了更多的功能和灵活性，但由于其显式管理的特性，使用不当可能导致更高的开销和更复杂的代码。

四、使用场景

简单同步：对于简单的同步需求，如对单个方法或代码块的同步，synchronized通常是更好的选择，因为它更简洁且易于理解。

复杂同步：对于需要超时、可中断、多个条件等待等复杂同步需求，ReentrantLock则更为合适。

五、代码示例对比

5.1 使用synchronized的示例

5.2 使用ReentrantLock的示例

六、总结

synchronized和ReentrantLock都是用于实现线程同步的有效工具，但它们在使用方式、性能和功能方面有显著的区别。synchronized简单易用，适用于大多数基本的同步场景；ReentrantLock则提供了更强大的功能和更高的灵活性，适用于复杂的同步需求。在实际开发中，选择哪种同步机制应根据具体情况和需求来决定。了解并正确使用这两种同步机制，可以帮助开发者编写出更加安全、高效的并发程序。