【Java八股锁机制的认识】synchronized和reentrantlock区分，锁升级机制

synchronized和reentrantlock及其应用场景？

synchronized 是什么

synchronized 是 Java 提供的内置锁机制。

核心一句话：

保证同一时间只有一个线程执行某段代码。

例如

同时调用三个线程：线程A，线程B，线程C

有synchronized的存在使得三个线程可以

A执行完

B再执行

C最后执行

避免了线程安全问题（A B C 同时执行）

synchronized 的本质

synchronized 是锁，更是对象监视器锁（Monitor Lock）

用synchronized锁住了obj类，当有线程进入到obj类中，就会获取到obj的锁。如果别人已经拿走了锁，就必须进行等待。

synchronized 的三种用法

锁普通方法

java 复制代码

public synchronized void method(){
}

锁的是：this对象

锁代码块

java 复制代码

synchronized(obj){
}

锁的是：obj对象

锁静态方法

java 复制代码

public static synchronized void method(){
}

锁的是：Class对象

ReentrantLock 是什么

ReentrantLock 是 Java并发包提供的一种锁。

相比synchronized更高级

使用方法：

java 复制代码

Lock lock = new ReentrantLock();

lock.lock();
try{
    // 临界区
}finally{
    lock.unlock();
}

流程：

加锁

执行

释放锁

为什么叫 Reentrant（可重入）

可重入表示：

同一个线程可以多次获得同一把锁。

举个例子：

methodA()

↓

methodB()

两个方法都加锁：lock

同一个线程进入 methodA 后：还能进入 methodB

不会死锁。

注意：

synchronized 也是可重入锁

所以：

两者都是可重入锁

ReentrantLock 比 synchronized好在哪？

1 可以手动控制锁

synchronized

自动加锁自动释放

ReentrantLock

手动 lock() 手动 unlock()

2 可以尝试获取锁

java 复制代码

lock.tryLock()

说明：如果拿不到锁，就直接返回。

而synchronized

只能等待。

3 可以设置公平锁

java 复制代码

new ReentrantLock(true)

公平锁：

先来先得

synchronized：

不支持公平锁

4 可以中断等待线程

java 复制代码

lock.lockInterruptibly()

线程可以：被中断

synchronized 不支持。

真实应用场景

简单同步

用synchronized

比如：

计数器简单资源保护

java 复制代码

public synchronized void add(){
    count++;
}

复杂锁控制

用ReentrantLock

比如：

需要尝试获取锁

需要超时

需要公平锁

java 复制代码

if(lock.tryLock()){
   // 执行
}

高并发组件

用ReentrantLock

比如：

线程池

并发容器

阻塞队列

总结表

特性	synchronized	ReentrantLock
类型	JVM关键字	Java类
加锁方式	自动	手动
释放锁	自动	必须unlock
可重入	支持	支持
公平锁	不支持	支持
tryLock	不支持	支持
中断锁	不支持	支持
复杂控制	弱	强

syncronized锁升级的过程

先理解为什么需要锁升级

因为在早期JDK版本，syncronized性能很差，因为他使用的是操作系统级别的互斥锁（Mutex），一旦线程竞争锁，就会发生

线程阻塞

线程唤醒

所以在JDK1.6版本之后，出现了优化：

锁会根据竞争情况逐渐升级。

这就是锁升级的由来。

锁升级的整体过程

升级过程：

无锁

↓

偏向锁

↓

轻量级锁

↓

重量级锁

一句话理解：竞争越激烈，锁越重。

第一阶段无锁状态

第二阶段偏向锁

当第一个线程访问到

java 复制代码

synchronized(obj){
}

JVM会认为只有一个线程会访问，于是进入偏向锁

偏向锁的含义：

锁偏向某个线程

对象头会记录：

线程ID

之后如果线程A再进入：

不需要加锁

不需要CAS

直接执行

性能接近于：无锁

第三阶段：轻量级锁

此时如果另一个线程来了 ：线程B

线程B尝试获取锁

此时JVM发现：锁已经偏向线程A

于是：偏向锁失效

升级为：轻量级锁

轻量级锁的核心思想是：

自旋

线程不会立即阻塞，而是：

循环尝试获取锁

例如：

while(锁没释放){

再试一次

}

这样可以避免：

线程阻塞

线程唤醒

性能比重量级锁好很多。

第四阶段：重量级锁

如果线程越来越多：

线程A

线程B

线程C

线程D

此时自旋会消耗大量CPU。

JVM就会判断

竞争过于激烈，将锁升级成重量级锁

特点：

线程会被阻塞

进入：

操作系统的Mutex锁

流程变为：

线程A执行

线程B阻塞

线程C阻塞

等线程A释放锁后：

操作系统唤醒其他线程

锁升级流程图

线程访问同步代码

│

▼

无锁

│

▼

偏向锁

(单线程访问)

│

▼

轻量级锁

(少量竞争)

│

▼

重量级锁

(激烈竞争)

存在的意义

总结：锁升级，就是为了

减少线程阻塞带来的性能开销。

发明的产物