【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

public synchronized void method(){
}

锁的是：this对象

synchronized(obj){
}

锁的是：obj对象
3. 锁静态方法

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：

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

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

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

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

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

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

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

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。

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