深层次对比 synchronized 和 ReentrantLock 的内在差异，为你理清并行编程脉络
2023-10-18 07:11:58
synchronized 和 ReentrantLock：深入了解 Java 的锁机制
简介
Java 作为一门强大的编程语言，其出色的并发特性一直广受赞誉。在实现线程安全时，synchronized 和 ReentrantLock 是两种重要的锁机制。本文将深入探讨这两个锁之间的差异，帮助您做出明智的选择。
实现方式
synchronized 是 Java 中内置的锁机制，利用 JVM 的监视器实现线程同步。当一个线程获得锁时，其他线程将被阻塞，直至锁被释放。ReentrantLock 是 Java 并发包中的一个锁类，它是一个可重入锁，即可以被同一个线程多次获取。ReentrantLock 的实现更灵活，允许您指定锁的公平性并提供更多控制选项。
线程调度
synchronized 使用抢占式调度算法，这意味着当一个线程获得锁后，它可以一直持有锁，直至锁被释放。ReentrantLock 使用非抢占式调度算法，这意味着当一个线程获得锁后，它只能持有锁一段时间。如果超过这段时间，其他线程可以抢占锁。非抢占式调度算法可以避免死锁，但可能会导致性能下降。
性能表现
synchronized 通常比 ReentrantLock 具有更高的性能。这是因为 synchronized 是内置的锁机制，不需要额外的开销。ReentrantLock 是一个独立的类，它需要额外的开销来管理锁的状态。然而，在某些情况下，ReentrantLock 的性能可能更高。例如，当需要对锁进行更精细的控制时，ReentrantLock 可以提供更多手段。
使用场景
synchronized 和 ReentrantLock 都可用于实现线程安全，但它们适用于不同的场景。synchronized 更适合于轻量级的并发任务，例如保护共享变量的访问。ReentrantLock 更适合于重量级的并发任务，例如管理线程池或数据库连接池。
综合对比
下表对 synchronized 和 ReentrantLock 进行了综合对比：
| 特征 | synchronized | ReentrantLock |
|---|---|---|
| 实现方式 | JVM 监视器 | 可重入锁类 |
| 线程调度 | 抢占式 | 非抢占式 |
| 性能表现 | 更高 | 更低 |
| 使用场景 | 轻量级并发任务 | 重量级并发任务 |
示例代码
以下是使用 synchronized 和 ReentrantLock 的代码示例：
synchronized
public class Counter {
private int count;
public synchronized int increment() {
return ++count;
}
}
ReentrantLock
public class Counter {
private int count;
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public int increment() {
lock.lock();
try {
return ++count;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
结论
synchronized 和 ReentrantLock 都是 Java 中重要的锁机制，它们各有其优缺点。选择哪种锁机制取决于您的特定需求。如果您需要实现轻量级的并发任务，那么 synchronized 是一个很好的选择。如果您需要实现重量级的并发任务，并且需要更多的控制选项，那么 ReentrantLock 是一个更好的选择。
常见问题解答
-
为什么 ** ReentrantLock 比 ** synchronized** 性能更低？**
由于 ReentrantLock 是一个独立的类，它需要额外的开销来管理锁的状态，而 synchronized 是一个内置的锁机制，不需要额外的开销。 -
非抢占式调度算法是如何避免死锁的？
非抢占式调度算法通过限制每个线程持有锁的时间来避免死锁。如果一个线程持有锁的时间过长，其他线程可以抢占锁。 -
我应该始终使用 ** ReentrantLock 吗？**
不一定。synchronized 通常对于轻量级的并发任务已经足够。只有在需要对锁进行更精细的控制时，才使用 ReentrantLock 。 -
如何提高 ** ReentrantLock 的性能？**
您可以通过调优锁的公平性和超时时间来提高 ReentrantLock 的性能。 -
何时应该使用公平锁？
当您希望确保所有线程都有公平的机会获取锁时，可以使用公平锁。这对于防止优先级较高的线程饥饿优先级较低的线程非常有用。
