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Java中synchronized和ReentrantLock的区别对比

2026年01月02日 Java 我要评论
一、基本特性对比特性synchronizedreentrantlock锁的实现机制jvm 内置关键字,通过监视器实现jdk 提供的 api 类(java.util.concurrent.locks)锁

一、基本特性对比

特性synchronizedreentrantlock
锁的实现机制jvm 内置关键字,通过监视器实现jdk 提供的 api 类(java.util.concurrent.locks)
锁的获取方式隐式获取和释放(进入/退出同步代码块或方法自动获取/释放)显式调用 lock()/unlock()方法
可重入性支持支持
锁的类型非公平锁(默认)可选择公平锁或非公平锁(构造函数指定)
条件变量通过 wait()/notify()/notifyall()实现通过 condition对象支持多个条件队列
中断响应不支持中断等待支持 lockinterruptibly()中断等待
超时机制不支持支持 trylock(timeout, unit)尝试获取锁
锁的绑定与代码块或方法绑定可跨方法绑定,更灵活
性能jdk 1.6 后优化,性能接近在高并发竞争下表现更稳定

二、详细区别分析

1. 实现层面

synchronized:

  • java 关键字,由 jvm 底层实现(通过 monitorenter/monitorexit 字节码指令)。
  • 锁信息记录在对象头的 mark word 中。

reentrantlock:

  • 基于 abstractqueuedsynchronizer(aqs) 实现的显式锁。
  • 通过 cas(compare-and-swap)和队列管理线程竞争。

2. 使用方式

// synchronized 隐式使用
public synchronized void method() {
    // 同步代码
}
// 或
public void method() {
    synchronized(this) {
        // 同步代码
    }
}
// reentrantlock 显式使用
private reentrantlock lock = new reentrantlock();
public void method() {
    lock.lock();
    try {
        // 同步代码
    } finally {
        lock.unlock(); // 必须手动释放
    }
}

3. 公平性选择

synchronized:仅支持非公平锁(线程竞争时随机获取锁)。

reentrantlock:

  • 公平锁:按等待时间顺序获取锁,避免线程饥饿,但性能较低。
  • 非公平锁:允许插队,性能更高。

4. 条件变量(condition)

  • synchronized:通过 object.wait()/notify() 实现等待/唤醒,只能有一个等待队列。
  • reentrantlock:可创建多个 condition 对象,实现精细化的线程等待/唤醒。
condition condition = lock.newcondition();
condition.await();      // 类似 wait()
condition.signal();     // 类似 notify()

示例:生产者-消费者模型中,可为空队列和满队列分别设置 condition。

5. 中断与超时

synchronized:

  • 线程等待锁时无法被中断。
  • 无超时机制,可能永久等待。

reentrantlock:

// 支持中断
lock.lockinterruptibly();
// 支持超时
if (lock.trylock(1, timeunit.seconds)) {
    try { /* 操作 */ } 
    finally { lock.unlock(); }
}

6. 性能差异

  • jdk 1.5 时 reentrantlock 性能显著优于 synchronized。
  • jdk 1.6 后 jvm 对 synchronized 进行了大量优化(锁升级、自适应自旋等),两者性能差距缩小。
  • 在高竞争场景下,reentrantlock 仍可能表现更稳定。

三、适用场景

优先使用 synchronized 的情况

  • 简单的同步场景,代码简洁性更重要。
  • 不需要高级功能(如条件变量、中断、超时)。
  • 资源竞争不激烈时,性能可接受。

优先使用 reentrantlock 的情况

  • 需要公平锁、可中断锁、超时锁等高级功能。
  • 需要多个条件变量(如阻塞队列的实现)。
  • 需要跨方法加锁/释放锁(如:在方法 a 加锁,在方法 b 释放)。
  • 竞争激烈且性能要求高。

四、示例对比

场景:生产者-消费者模型

// 使用 synchronized(单一条件)
public synchronized void put(object item) throws interruptedexception {
    while (queue.isfull()) {
        wait(); // 只能在一个条件上等待
    }
    queue.put(item);
    notifyall();
}
// 使用 reentrantlock(多条件)
private final lock lock = new reentrantlock();
private final condition notfull = lock.newcondition();
private final condition notempty = lock.newcondition();
public void put(object item) throws interruptedexception {
    lock.lock();
    try {
        while (queue.isfull()) {
            notfull.await(); // 只在 "非满" 条件上等待
        }
        queue.put(item);
        notempty.signal();   // 只唤醒等待 "非空" 的线程
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

五、总结

  • synchronized 简单、安全、自动管理锁释放,适合大多数常规同步场景。
  • reentrantlock 功能强大、灵活可控,适合复杂并发场景和高级需求。
  • 从 jdk 1.6 开始,两者性能接近,选择时应更关注功能需求和代码可维护性。
  • 在 jdk 后续版本中,synchronized 仍在持续优化(如锁消除、锁粗化等),而 reentrantlock 提供了更细粒度的并发控制。

面试回答

首先,synchronized 是 java 语言层面的关键字,是 jvm 原生支持的锁机制。它的使用非常简单,编译器会自动处理锁的获取和释放,所以基本不会因为忘记释放锁而导致死锁,易用性是它的最大优点。

而 reentrantlock 是 juc 包下的一个类,是 jdk 层面实现的锁。它需要开发者显式地调用 lock() 和 unlock() 方法,通常在 finally 块中释放锁,否则容易出问题。所以从使用门槛上说,synchronized 更低。

在功能上,reentrantlock 比 synchronized 灵活和强大得多,主要有三点:

  • 可中断获取锁:当线程尝试获取 reentrantlock 时,如果长时间拿不到,可以响应中断,通过 lockinterruptibly() 方法放弃等待去做别的事情。而 synchronized 在等待锁时,线程会一直阻塞,无法被中断。
  • 公平锁选项:reentrantlock 可以在构造函数中指定是否是公平锁(先等待的线程先获得锁)。虽然公平锁性能有损耗,但能防止线程饥饿。synchronized 则是非公平的,谁抢到算谁的,性能通常更好。
  • 条件变量(condition):这是非常强大的一点。一个 reentrantlock 可以创建多个 condition 对象,用来实现更精细的线程等待/通知。比如,我们可以让一部分线程在条件a上等待,另一部分在条件b上等待,唤醒时也可以选择只唤醒等待条件a的线程。而 synchronized 只能配合 wait() 和 notify(),所有线程都在同一个条件队列上,唤醒是随机的(notify)或全部唤醒(notifyall),不够精确。

在早期版本(jdk 1.5 之前),reentrantlock 的性能比 synchronized 好很多。但后来 jvm 对 synchronized 进行了大幅优化,比如引入了偏向锁、轻量级锁、自旋锁、锁消除、锁粗化等。所以在高版本的 jdk(如 1.8 及以后)中,两者在性能上已经相差无几,synchronized 甚至在一些常见场景下更优,因为它有 jvm 的持续优化。

所以,我的选择原则通常是:

  • 优先考虑 synchronized:在满足需求的情况下,因为它简单、安全(自动释放),且性能不差。大部分标准的同步场景用它就够了。
  • 需要高级功能时再用 reentrantlock:比如我需要用到可中断、公平锁,或者需要复杂的条件等待机制(典型应用就是“生产者-消费者”模型),这时 reentrantlock 是唯一的选择。

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