锁的种类与选择：ReentrantLock vs synchronized

咖非
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引言

在多线程编程中，保障线程安全性是至关重要的。为了实现线程安全，我们需要使用锁机制来协调多个线程对共享资源的访问。Java提供了两种主要的锁机制：ReentrantLock和synchronized。本文将深入探讨这两种锁的种类、特性以及在不同情况下如何进行选择。

ReentrantLock

ReentrantLock是java.util.concurrent.locks包下的一个类，它实现了可重入的互斥锁。与synchronized相比，ReentrantLock提供了更强大的功能和更细粒度的控制。以下是ReentrantLock的一些特性：

  • 可重入性： ReentrantLock支持线程重入，同一线程可以多次获得同一个锁，而不会引发死锁。

  • 公平性： 可以选择是否公平地分配锁。在公平模式下，锁会按照等待的顺序分配给等待的线程，避免线程饥饿。

  • 超时等待： ReentrantLock支持指定超时时间，如果在规定时间内无法获得锁，则可以放弃等待或执行其他操作。

  • 条件变量： 可以使用Condition对象来实现复杂的线程通信和等待/通知模式。

示例代码：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ReentrantLockExample {
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void doSomething() {
        lock.lock();
        try {
            // 执行线程安全的操作
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

synchronized

synchronized是Java中的关键字，用于修饰方法和代码块，实现线程的同步。虽然synchronized相对于ReentrantLock较为简单，但也具备一些优势：

  • 内置支持： synchronized是Java内置的语言特性，无需额外的引入和初始化，使用起来更加方便。

  • 隐式锁： synchronized使用起来更加简洁，锁的释放由Java自动管理，避免了手动解锁可能带来的问题。

示例代码：

public class SynchronizedExample {
    public synchronized void doSomething() {
        // 执行线程安全的操作
    }
}

选择锁的原则

在选择使用ReentrantLock还是synchronized时，可以考虑以下几个原则：

  1. 复杂性： 如果只是简单的同步需求，使用synchronized更加简洁。而在需要更细粒度的控制、可重入性和高级功能时，可以选择ReentrantLock。

  2. 性能： ReentrantLock在高并发环境下可能比synchronized更快，但在低并发情况下，差异可能不大。

  3. 可读性： synchronized的语义更清晰，有助于代码的可读性和维护性。

  4. 需求： 如果需要使用Condition对象来实现复杂的线程通信，那么只有ReentrantLock支持这种需求。

总结

ReentrantLock和synchronized是Java中用于实现线程同步的两种主要机制。每种机制都有其优势和适用场景。在选择时，需要根据实际需求来判断。ReentrantLock适用于需要更多控制和高级功能的场景，而synchronized适用于简单的同步需求。通过深入理解这两种锁的特性，可以更好地编写线程安全的程序。

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