详解synchronized和reentrantlock的区别

一、synchronized和reentrantlock的区别？

（1）可重入锁比Synchronized多了锁投票、定时锁等候、中断锁等候；

线程A和B都要获取对象O的锁定，假设A获取了对象O锁，B将等待A释放对O的锁定，

如果使用 synchronized ，如果A不释放，B将一直等下去，不能被中断

如果 使用ReentrantLock，如果A不释放，可以使B在等待了足够长的时间以后，中断等待，而干别的事情

（2）synchronized适用于资源竞争不激烈，偶尔会有同步的情况下；synchronized是在JVM层面上实现的，可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定；

（3）可重入锁适用于同步非常激烈、有时间限制的同步、可以被Interrupt的同步的情况；

注：如果synchronized关键字能满足用户的需求，就用synchronized，因为它能简化代码，如果需要更高级的功能，就用ReentrantLock类，此时要注意及时释放锁（锁是通过代码实现的），否则会出现死锁，通常在finally代码释放锁。

二、reentrantlock可重入锁底层的实现原理？

1.实现原理？

（1）主要利用CAS+CLH队列来实现。它支持公平锁和非公平锁；ReentrantLock的基本实现可以概括为：先通过CAS尝试获取锁。如果此时已经有线程占据了锁，那就加入CLH队列并且被挂起。当锁被释放之后，排在CLH队列队首的线程会被唤醒，然后CAS再次尝试获取锁。

（2）CAS：Compare and Swap，比较并交换。CAS有3个操作数：内存值V、预期值A、要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。该操作是一个原子操作，被广泛的应用在Java的底层实现中。在Java中，CAS主要是由sun.misc.Unsafe这个类通过JNI调用CPU底层指令实现。

（3）CLH队列：CLH队列锁是一个自旋锁。能确保无饥饿性。提供先来先服务的公平性。（n个线程有n个myNode。L个锁有L个tail）

//详解CLH队列锁   

（1）当一个线程需要获取锁时，会创建一个新的QNode，将其中的locked设置为true表示需要获取锁，然后线程对tail域调用getAndSet方法，使自己成为队列的尾部，同时获取一个指向其前趋的引用myPred,然后该线程就在前趋结点的locked字段上旋转，直到前趋结点释放锁；

（2）当一个线程需要释放锁时，将当前结点的locked域设置为false，

（3）如上图所示，线程A需要获取锁，其myNode域为true，些时tail指向线程A的结点，然后线程B也加入到线程A后面，tail指向线程B的结点。然后线程A和B都在它的myPred域上旋转，一旦它的myPred结点的locked字段变为false，它就可以获取锁扫行。明显线程A的myPred locked域为false，此时线程A获取到了锁。

2.代码实现

（1）不使用CAS,直接获取锁：在尝试获取锁的时候，会先调用上面的方法。如果状态为0，则表明此时无人占有锁。此时尝试进行set，一旦成功，则成功占有锁。如果状态不为0，再判断是否是当前线程获取到锁。如果是的话，将状态+1，因为此时就是当前线程，所以不用CAS。

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
    final Thread current = Thread.currentThread();
    int c = getState();
    if (c == 0) {
        if (compareAndSetState(0, acquires)) {
            setExclusiveOwnerThread(current);
            return true;
        }
    }
    else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
        int nextc = c + acquires;
        if (nextc < 0) // overflow
            throw new Error("Maximum lock count exceeded");
        setState(nextc);
        return true;
    }
    return false;
}

（2）CAS+CLH：在尝试获取锁失败加入CHL队尾之后，如果发现前序节点是head，则CAS再尝试获取一次。否则，则会根据前序节点的状态判断是否需要阻塞。如果需要阻塞，则调用LockSupport的park方法阻塞该线程。

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    boolean failed = true;
    try {
        boolean interrupted = false;
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                setHead(node);
                p.next = null; // help GC
                failed = false;
                return interrupted;
            }
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
    LockSupport.park(this);
    return Thread.interrupted();
}

2.公平锁和非公平锁？

（1）非公平锁：如果同时还有另一个线程进来尝试获取，那么有可能会让这个线程抢先获取；

（2）公平锁：如果同时还有另一个线程进来尝试获取，当它发现自己不是在队首的话，就会排到队尾，由队首的线程获取到锁。

3.怎么实现的超时获取锁？

申请线程仅仅在本地变量上自旋，它不断轮询前驱的状态，假设发现前驱释放了锁就结束自旋。

4.reentrantlock获取锁的方式

（1）lock(), 如果获取了锁立即返回，如果别的线程持有锁，当前线程则一直处于休眠状态，直到获取锁；

（2）tryLock(), 如果获取了锁立即返回true，如果别的线程正持有锁，立即返回false；

（3）tryLock(long timeout,TimeUnit unit)，   如果获取了锁定立即返回true，如果别的线程正持有锁，会等待参数给定的时间，在等待的过程中，如果获取了锁定，就返回true，如果等待超时，返回false；

（4）lockInterruptibly:如果获取了锁定立即返回，如果没有获取锁定，当前线程处于休眠状态，直到或者锁定，或者当前线程被别的线程中断。