synchronized和lock的区别(底层实现)

从使用的角度看 synchronized 和 lock 的区别
起初 java 中只有 synchronized 这一种对程序加锁的方式，在 java SE5 之后加入了 Lock 接口（以及相关实现类）用来实现锁的功能，它提供了与 synchronized 关键字类似的同步功能，只是在使用时需要显式的获取和释放锁。

Object lock = new Object();
synchronized(lock) { //加锁
//… 逻辑 …
} //解锁

Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock(); //加锁
try {
//… 逻辑 …
} finally {
lock.unlock(); //解锁
}
可以说 synchronized 是一种更简单的同步化管理，而使用 lock 可以对同步程序有更自由的控制，实现更复杂的功能，比方说有这样一个场景：先获取锁 A ，再获取锁 B，当获取锁 B 后，释放锁 A 同时获取锁 C，获取锁 C 后，再释放 B 同时获取 D。这种场景用 synchronized 是无法实现的，但是用 lock 可以实现。

从实现的角度看 synchronized 和 lock 的区别
虽然 synchronized 与 lock 的功能都是对程序加锁和解锁，但是它们的实现方式完全不同，我觉得这可能与历史原因有关，因为刚开始 java 是没有 lock 的，如果它们是同时被发明的话，我猜可能 lock 就是 synchronized 的底层实现了（大胆胡说）。

既然都是锁，那锁住的是什么呢？是如何标记的呢？
synchronized
synchronized 锁住的是普通对象或类对象（http://www.importnew.com/21866.html 不了解可以先看这篇），当一个对象被锁时，就在它的对象头中进行一个标记，在 jvm 堆中的每个对象都有对象头，就像 http 的头部一样，存着一些通用的必要信息，其中名为 MarkWord 的一部分信息就是用来记录锁相关信息的，当你对一个对象加锁解锁时，就会对下图中锁状态这个标准位进行修改：
MarkWord储存结构

lock
lock 锁住的是 Lock 对象，当调用它的 lock 方法时，会将 Lock 类中的一个标志位 state 加 1（state 其实是 AbstractQueuedSynchronizer 这个类中的一个变量，它是 Lock 中一个内部类的父类），释放锁时是将 state 减 1（加 1 减 1 这样的操作是为了实现可重入），想要详细了解其中的细节可以看一看 ReentrantLock 这个类的源码。
当它们于到竞争时会如何处理？
synchronized
在 java 1.6 之前 synchronized 一直是重量级锁，无法获取到锁就直接挂起线程，但是在 1.6 之后为了优化 synchronized 的性能给它的锁加入了四种状态，无锁状态 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁（在 MarkWord 储存状态中就可以看到）

因为 jvm 的开发者发现在大部分情况下，锁都在被同一个线程反复加锁、解锁，所以就在一开始先假定锁一直都在被同一线程使用，将锁设置为偏向某一线程，再次获取时就不需要加解锁了。但是如果在设置 MarkWord 偏向锁线程ID时失败（底层用的是CAS操作，如果设置失败），那就将锁升级为轻量级锁，轻量级锁是假定在一个线程占有锁时，不会有其他线程来竞争，或即使来竞争也不需要等太长时间，所以当某一线程要获取的锁处于轻量级加锁状态时，会一直自旋等待（忙等待）而不是挂起线程，但是当等待时间超过一定时间后，就会将锁再次升级为重量级锁，并将当前线程阻塞挂起，当在有线程请求锁时，如果获取不到就直接阻塞挂起。

synchronized总结：

锁状态 假定情况 竞争处理策略
偏向锁 假定获取锁的一直都是同一个线程 升级为轻量锁
轻量级锁 假定锁被占用时不会有其他线程获取 自旋等待，超时升级
重量级锁 最坏情况，经常发生竞争 直接将要获取锁的线程挂起
ReentrantLock
ReentrantLock 在遇到竞争时有公平和非公平两种处理模式，在创建对象时可以指定。当线程要获取锁失败时，会将线程添加到一个由链表实现的队列尾部，依次选取队列头部的线程运行。非公平模式下，在还未将新来的线程添加到尾部时，如果当前没有正在运行的线程，就直接插队运行新线程了。而在公平模式下不允许这种插队发生。
对公平非公平的源码分析可以看https://blog.csdn.net/m47838704/article/details/80013056

最后的比较总结
|synchronized | lock |
使用策略： |–简单易用| 需要注意的更多，也可以实现更复杂的功能–|
加锁方式： | 将普通对象与类对象做为锁 | 专门的 Lock 类对象作为锁 |
竞争解决： 一系列的锁膨胀策略 加入排队队列
公平性： 非公平 公平/非公平 两种模式可选
可重入性： 可重入 可重入