Java互斥同步：深入理解Synchronized关键字与ReentrantLock

互斥同步：Synchronized与ReentrantLock的对比指南

引言

在多线程编程中，同步是确保线程安全和数据完整性的关键。本文将深入探究 Java 中两种常用的互斥同步机制：Synchronized 关键字 和ReentrantLock 。我们将剖析它们的特性、使用场景、优缺点，并提供一个比较表格，以帮助你根据特定需求做出明智的选择。

Synchronized 关键字

特性

Synchronized 关键字是一个内置的同步机制，使用起来非常简单。它通过在需要同步的代码块前加上 synchronized 关键字来实现互斥访问。

然而，Synchronized 关键字是一种重量级锁 ，这意味着它会带来额外的开销。当一个线程获取了锁之后，其他线程将被阻塞，直到该线程释放锁。

使用场景

• 简单、短小的同步代码块： 对于不频繁或持续时间短的同步代码块，Synchronized 关键字是一个不错的选择。
• 需要对共享资源进行精确控制的场景： 当需要对共享资源的访问进行精确控制时，Synchronized 关键字可以派上用场。

优缺点

优点：

• 简单易用： 无需手动获取或释放锁。
• 线程安全性： 保证了线程安全，防止同时修改共享资源。

缺点：

• 重量级锁： 会带来额外的开销，可能导致性能问题。
• 锁竞争： 如果多个线程同时争抢同一个锁，可能会导致锁竞争，降低程序性能。

ReentrantLock

特性

ReentrantLock 是一个显式的锁机制，它提供了更多的控制选项。它实现了轻量级锁 ，这意味着它不会带来额外的开销。当一个线程获取了锁之后，其他线程不会被阻塞，而是会进入等待队列。

ReentrantLock 还支持可重入 ，这意味着同一个线程可以多次获取同一个锁，而不会造成死锁。

使用场景

• 复杂、长期的同步代码块： 对于复杂或持续时间长的同步代码块，ReentrantLock 更为合适。
• 需要对共享资源进行精确控制的场景： ReentrantLock 可以提供对锁的更精细控制，例如公平锁和非公平锁。

优缺点

优点：

• 灵活可控： 提供更多控制选项，例如公平性、可重入性等。
• 轻量级锁： 开销较小，提高了程序性能。
• 可重入： 防止死锁。

缺点：

• 使用复杂： 需要手动获取和释放锁。
• 可能发生死锁： 如果不正确使用，可能会导致死锁。

Synchronized 关键字与 ReentrantLock 的比较

特性	Synchronized 关键字	ReentrantLock
简单易用	简单易用	使用复杂
锁类型	重量级锁	轻量级锁
性能	开销较大	开销较小
线程安全性	保证线程安全性	保证线程安全性
可重入性	不支持可重入	支持可重入
公平性	不支持公平锁	支持公平锁
适用场景	简单、短小的同步代码块	复杂、长期的同步代码块

总结

Synchronized 关键字和 ReentrantLock 都是 Java 中常用的互斥同步机制。Synchronized 关键字简单易用，适用于简单的同步场景。ReentrantLock 提供了更多的控制选项和性能优势，适合复杂的同步场景。

根据具体需求选择合适的同步机制至关重要。对于简单、短小的同步代码块，Synchronized 关键字是一个不错的选择。对于复杂、长期的同步代码块或需要对共享资源进行精确控制的场景，ReentrantLock 更为合适。

常见问题解答

1. 为什么要使用互斥同步？
   答：互斥同步可以防止多个线程同时访问共享资源，从而确保线程安全和数据完整性。

2. Synchronized 关键字如何工作？
   答：Synchronized 关键字会在需要同步的代码块上创建一个锁对象。当一个线程获取了锁后，其他线程将被阻塞，直到该线程释放锁。

3. ReentrantLock 如何工作？
   答：ReentrantLock 也是一个锁对象，它允许同一个线程多次获取同一个锁。它提供了一个队列，当锁被占用时，其他线程会进入队列等待。

4. 如何选择 Synchronized 关键字和 ReentrantLock？
   答：根据具体需求选择。对于简单、短小的同步代码块，Synchronized 关键字更简单易用。对于复杂、长期的同步代码块或需要对共享资源进行精确控制的场景，ReentrantLock 更为合适。

5. 如何避免使用互斥同步造成的死锁？
   答：仔细分析代码并避免创建循环等待的情况。使用 ReentrantLock 的可重入性可以帮助防止死锁。