Java多线程系列--Synchronized和ReentrantLock区别

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叙述

java在编写多线程程序时，为了保证线程安全，需要对数据同步，经常用到两种同步方式就是Synchronized和重入锁ReentrantLock。

Synchronize和ReentrantLock

相似点

它们都是加锁方式同步，而且都是阻塞式的同步，也就是说当如果一个线程获得了对象锁，进入了同步块，其他访问该同步块的线程都必须阻塞在同步块外面等待，而进行线程阻塞和唤醒的代价是比较高的。

区别

1. API层面

• Synchronized是java语言的关键字，是原生语法层面的互斥，需要jvm实现。而ReentrantLock它是JDK 1.5之后提供的API层面的互斥锁，是JDK实现的，需要lock()和unlock()方法配合try/finally语句块来完成。
• synchronized既可以修饰方法，也可以修饰代码块。

//synchronized修饰一个方法时，这个方法叫同步方法。
public synchronized void test() {
//方法体``

}

synchronized（Object） {
//括号中表示需要锁的对象.
//线程执行的时候会对Object上锁
}

ReentrantLock使用

private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void run() {
    lock.lock();
    try{
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
        }
    }finally{
        lock.unlock();
    }
}

2. 等待可中断

等待可中断是指当持有锁的线程长期不释放锁的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，改为处理其他事情。可等待特性对处理执行时间非常长的同步快很有帮助。
具体来说，假如业务代码中有两个线程，Thread1 Thread2。假设 Thread1 获取了对象object的锁，Thread2将等待Thread1释放object的锁。

• 使用synchronized。如果Thread1不释放，Thread2将一直等待，不能被中断。synchronized也可以说是Java提供的原子性内置锁机制。内部锁扮演了互斥锁（mutual exclusion lock ，mutex）的角色，一个线程引用锁的时候，别的线程阻塞等待。
• 使用ReentrantLock。如果Thread1不释放，Thread2等待了很长时间以后，可以中断等待，转而去做别的事情。

3. 公平锁

公平锁是指多个线程在等待同一个锁时，必须按照申请的时间顺序来依次获得锁；而非公平锁则不能保证这一点。非公平锁在锁被释放时，任何一个等待锁的线程都有机会获得锁。

• synchronized的锁是非公平锁，ReentrantLock默认情况下也是非公平锁，但可以通过带布尔值的构造函数要求使用公平锁。

• ReentrantLock 构造器的一个参数是boolean值，它允许您选择想要一个公平（fair）锁，还是一个不公平（unfair）锁。公平锁：使线程按照请求锁的顺序依次获得锁, 但是有成本;不公平锁：则允许讨价还价
  那么如何用代码设置公平锁呢？如下所示
  

4. 锁绑定多个条件

• ReentrantLock可以同时绑定多个Condition对象，只需多次调用newCondition方法即可。
• synchronized中，锁对象的wait()和notify()或notifyAll()方法可以实现一个隐含的条件。但如果要和多于一个的条件关联的时候，就不得不额外添加一个锁。

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实现原理

Synchronize在编译时如何实现锁机制

Synchronized进过编译，会在同步块的前后分别形成monitorenter和monitorexit这个两个字节码指令。在执行monitorenter指令时，首先要尝试获取对象锁。如果这个对象没被锁定，或者当前线程已经拥有了那个对象锁，把锁的计算器加1，相应的，在执行monitorexit指令时会将锁计算器就减1，当计算器为0时，锁就被释放了。如果获取对象锁失败，那当前线程就要阻塞，直到对象锁被另一个线程释放为止。

ReentrantLock使用方法

ReentrantLock是java.util.concurrent包下提供的一套互斥锁，相比Synchronized，ReentrantLock类提供了一些高级功能，主要有以下3项：

1. 等待可中断，持有锁的线程长期不释放的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，这相当于Synchronized来说可以避免出现死锁的情况。
2. 公平锁，多个线程等待同一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序获得锁，Synchronized锁非公平锁，ReentrantLock默认的构造函数是创建的非公平锁，可以通过参数true设为公平锁，但公平锁表现的性能不是很好。
3. 锁绑定多个条件，一个ReentrantLock对象可以同时绑定对个对象。

使用方法代码如下

private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void run() {
    lock.lock();
    try{
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
        }
    }finally{
        lock.unlock();
    }
}

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