关于synchronized-reentrantlock-volatile学习总结1.0

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

1. ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);  // true = 公平锁

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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

1. if (lock.tryLock()) {
2.     try { ... } finally { lock.unlock(); }
3. } else {
4.     System.out.println("获取锁失败");
5. }

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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

1. if (lock.tryLock(2, TimeUnit.SECONDS)) {
2.     try { ... } finally { lock.unlock(); }
3. }

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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

1. try {
2.     lock.lockInterruptibly();
3.     try { ... } finally { lock.unlock(); }
4. } catch (InterruptedException e) {
5.     System.out.println("线程被中断，放弃等待锁");
6. }

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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

1. Condition condition = lock.newCondition();

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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

能力synchronizedReentrantLock可重入✔✔公平锁✘✔（可选）非阻塞尝试✘tryLock() ✔可中断获取锁✘lockInterruptibly() ✔超时获取锁✘tryLock(timeout) ✔条件队列1 个 wait-set多个 Condition ✔必须手动释放锁自动必须 unlock()使用场景一般情况用Synchronized就行，比较简单比较灵活，支持的功能比较多，在复杂情况下用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”。
[table][tr]对比项volatilesynchronized[/tr][tr][td]是否保证原子性[/td][td]❌ 不保证[/td][td]✔ 保证[/td][/tr][tr][td]可见性[/td][td]✔ 保证[/td][td]✔ 保证[/td][/tr][tr][td]是否禁止指令重排[/td][td]✔ 禁止[/td][td]✔ 禁止（通过内存屏障）[/td][/tr][tr][td]是否会阻塞线程[/td][td]❌ 不会阻塞[/td][td]✔ 可能阻塞（等待锁）[/td][/tr][tr][td]是否适用于复合操作（i++）[/td][td]❌ 不适用[/td][td]✔ 适用[/td][/tr][tr][td]性能[/td][td]⭐ 非常快[/td][td]
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