Java中synchronized和ReentrantLock的区别

在Java多线程编程中，同步机制是保证线程安全的重要手段。synchronized 和 ReentrantLock 是两种常用的锁机制，它们都能实现对共享资源的互斥访问，但各自有着不同的特性和适用场景。

本文将从 定义、功能特性、使用方式、性能差异、可重入性、公平性、条件等待、锁的获取与释放、适用场景 等方面详细对比 synchronized 与 ReentrantLock，帮助开发者更好地理解两者的区别，并在实际开发中做出合理选择。

一、定义与基本概念

1. synchronized

synchronized 是 Java 语言内置的关键字，用于修饰方法或代码块，确保同一时间只有一个线程可以执行被保护的代码。它本质上是一个隐式锁，由 JVM 自动管理锁的获取与释放。

1. ReentrantLock

ReentrantLock 是 Java 提供的一个显式锁类，位于 java.util.concurrent.locks 包中。它提供了比 synchronized 更丰富的功能，例如支持尝试获取锁、超时获取、公平锁等。

二、功能特性对比

1. 可重入性

两者都支持可重入性，即同一个线程可以多次获取同一个锁。例如，一个线程在持有锁的情况下再次进入被该锁保护的代码块，不会发生死锁。

1. 公平性

synchronized 不支持公平锁，它采用的是非公平策略，允许插队。

ReentrantLock 可以通过构造函数指定是否为公平锁（new ReentrantLock(true)），公平锁会按照线程请求的顺序来分配锁。

1. 锁的获取方式

synchronized 是自动获取和释放的，一旦退出同步代码块或方法，锁就会被释放。

ReentrantLock 需要手动调用 lock() 获取锁，unlock() 释放锁，如果忘记释放可能会导致死锁。

三、使用方式的不同

1. 语法形式

synchronized 是关键字，直接作用于方法或代码块：

public synchronized void method() {
    // 代码
}

ReentrantLock 是一个类，需要先实例化对象，再调用其方法：

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
    // 代码
} finally {
    lock.unlock();
}

1. 使用灵活性

synchronized 的使用较为简单，但限制较多，无法灵活控制锁的获取与释放。

ReentrantLock 提供了更细粒度的控制，例如 tryLock() 方法可以尝试获取锁，避免阻塞等待。

四、性能差异

1. JVM 内部优化

synchronized 是 JVM 原生支持的，JVM 对其进行了大量优化，如偏向锁、轻量级锁等，在低并发情况下性能较好。

ReentrantLock 是基于 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）实现的，虽然功能更强大，但在某些情况下可能略逊于 synchronized 的性能。

1. 高并发下的表现

在高并发、竞争激烈的环境下，ReentrantLock 通常具有更好的性能表现，因为它支持公平锁、超时机制等高级特性。

五、条件等待（Condition）

1. synchronized

synchronized 无法直接配合 wait() 和 notify() 进行条件等待，必须依赖对象的监视器机制，且只能使用一个条件队列。

1. ReentrantLock

ReentrantLock 支持多个 Condition 对象，可以通过 newCondition() 创建多个条件变量，实现更复杂的线程协作逻辑。

六、异常处理与锁的释放

1. synchronized

当线程在 synchronized 代码块中抛出异常时，锁会自动释放，不会导致死锁。

1. ReentrantLock

如果在 lock() 之后没有正确调用 unlock()，或者在 try 块中未捕获异常，就可能导致锁无法释放，从而引发死锁。因此，建议将 unlock() 放在 finally 块中。

七、适用场景对比

1. 使用 synchronized 的场景

简单的同步需求，不需要复杂控制。

对性能要求较高，且并发量不大。

代码简洁，维护成本低。

1. 使用 ReentrantLock 的场景

需要更灵活的锁控制，如尝试获取锁、超时获取、公平锁等。

需要配合 Condition 实现复杂的线程等待与通知机制。

高并发、高性能要求的场景。

synchronized 和 ReentrantLock 虽然都能实现线程同步，但它们在功能、性能、使用方式等方面存在显著差异。synchronized 更加简洁易用，适合日常开发；而 ReentrantLock 提供了更强的灵活性和控制力，适用于复杂场景。

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