Synchronized

synchronized 是什么

synchronized是 java 提供的原子性内置锁，实现基本的同步机制，不支持超时，非公平，不可中断，不支持多条件，基于 JVM 的 Monitor（监视锁）机制实现，主要解决的是多个线程之间的访问资源的同步性，可以保证被它修饰的方法或者代码块在任意时刻只有一个线程执行，以及保证：

• 原子性
• 可见性
• 有序性

监视器锁（Monitor）是 JVM 内置的锁机制，开发者无法直接操作 Monitor，只能通过 synchronized 间接使用它。Monitor 的获取与释放对开发者是不可见的，由 JVM 自动管理

synchronized还是排它锁，当一个线程获得锁之后，其他线程就必须等到该线程释放锁之后才能获得锁，由于java中的线程和操作系统原生线程一一对应，线程被阻塞或者唤醒的时候会从用户态转换为内核态，这种转换非常消耗性能。

synchronized 的可重入性

synchronized是可重入的，每获取一次锁，计数器加一，释放锁时，计数器减一，直到计数器为 0，锁才会真正释放。

ReentrantLock

ReentrantLock是 JUC（java.util.concurrent.locks）提供的一个可重入锁、可中断、公平锁/非公平锁任选的显式锁（Explicit Lock）

ReentrantLock 锁模式

非公平锁（默认）

获取锁的时候会“插队”，性能高，吞吐量大

公平锁

FIFO，先来先获取锁，但是性能比非公平锁低

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java
复制代码
ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);  // true = 公平锁

ReentrantLock的能力

ReentrantLock底层实现主要是依赖于抽象类AbstractQueuedSynchronizer(AQS)，该类提供了基本同步机制的框架，其中包含了队列，状态值等。

1、tryLock() – 尝试获得锁，不等待

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java
复制代码
if (lock.tryLock()) {
    try { ... } finally { lock.unlock(); }
} else {
    System.out.println("获取锁失败");
}

作用：防止线程永久等待 → 适合高性能场景（比如秒杀系统）

2、tryLock(timeout) – 超时获取锁

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java
复制代码
if (lock.tryLock(2, TimeUnit.SECONDS)) {
    try { ... } finally { lock.unlock(); }
}

作用：避免长时间等待，适用于读写混用、高并发业务。

3、lockInterruptibly – 可中断获取锁

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java
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try {
    lock.lockInterruptibly();
    try { ... } finally { lock.unlock(); }
} catch (InterruptedException e) {
    System.out.println("线程被中断，放弃等待锁");
}

作用：在等待锁期间可取消任务，适用于死锁检测等场景。

4、多条件队列 – Condition

相比于synchronized只有一个wait-set，而ReentrantLock可以创建多个Condition

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java
复制代码
Condition condition = lock.newCondition();

作用：实现更复杂的线程通信（比如生产者 / 消费者 多条件控制）。

Synchronized VS. ReentrantLock

volatile

volatile 的作用

主要保证变量的可见性和禁止指令重排优化，但是不能保证原子性

1、可见性（Visibility）

多个线程读写共享变量，如果不加 volatile：

• 线程可能读取到 旧值（因为线程读的是工作内存副本）
• volatile 让线程每次读取都从 主内存 读

避免线程间由于缓存一致性问题导致的 “看见” 旧值的现象。

2、禁止指令重排序（ordering）

volatile 会插入内存屏障（Memory Barrier），例如：

• LoadLoad
• StoreStore
• StoreLoad（最强）

从而阻止 JVM 和 CPU 进行重排序

Synchronized VS. volatile

volatile 只保证可见性 + 禁止重排；synchronized 保证原子性 + 可见性 + 有序性。 volatile 是“轻量级读写”；synchronized 是“重量级加锁”。

The end….