Java并发编程：深入理解Synchronized关键字与ReentrantLock

你好呀，我是小邹。

在Java多线程编程中，理解和掌握同步机制是至关重要的。本文将深入探讨Java中的两种主要的锁机制——synchronized关键字和ReentrantLock，分析它们的工作原理、特点及适用场景，以帮助开发者更好地设计高效、安全的并发应用程序。

一、synchronized关键字

1.1 工作原理

synchronized关键字是Java语言层面提供的最基础的同步机制之一。它可以修饰方法或者代码块，实现对临界资源的互斥访问。当一个线程访问某个对象的synchronized方法或代码块时，会自动获取该对象的锁，其他线程必须等待直到锁被释放才能访问。

1.2 锁的粒度

synchronized可以作用于实例方法、静态方法和代码块，分别获取对象锁、类锁和指定对象锁，提供了不同的锁粒度控制。

1.3 锁的可重入性

synchronized支持可重入特性，即同一个线程可以多次获取同一把锁而不会发生死锁。

1.4 锁的公平性

synchronized默认是非公平锁，这意味着锁的获取可能不会按照请求顺序进行，有可能导致某些线程长时间等待。

二、ReentrantLock

2.1 工作原理

ReentrantLock是Java并发包(java.util.concurrent.locks)中提供的一个可显式加锁/解锁的锁接口的实现类。它提供了比synchronized更广泛的锁定操作，包括尝试锁、限时锁、公平锁和条件变量等。

2.2 锁的类型

• 公平锁：保证线程获取锁的顺序，通常比非公平锁效率低。
• 非公平锁：不保证顺序，但在高并发下性能更好。

2.3 锁的可重入性

ReentrantLock同样支持可重入特性，允许线程多次获取同一把锁。

2.4 条件变量

ReentrantLock提供了一个Condition接口，可以替代synchronized的wait()和notify()方法，提供了更灵活的线程等待/唤醒机制。

三、比较与选择

3.1 性能与灵活性

ReentrantLock提供了比synchronized更丰富的功能和更好的灵活性，但同时也意味着更高的使用复杂度。在不需要高级特性的场合，synchronized通常具有更好的性能。

3.2 可读性与安全性

synchronized关键字更易于理解和使用，且编译器可以检查其使用是否正确。而ReentrantLock需要手动管理锁的获取和释放，稍有不慎可能会导致死锁或资源泄露。

3.3 应用场景

• 当需要更细粒度的锁控制或使用Condition时，选择ReentrantLock。
• 对于简单的同步需求，推荐使用synchronized，以简化代码并提高可读性和安全性。

掌握synchronized和ReentrantLock的使用，对于编写高性能、高并发的Java应用至关重要。在实际开发中，应根据具体需求和场景选择最适合的锁机制，以达到最佳的并发性能和系统稳定性。

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最后编辑时间为: 2024/06/20 00:33:56