Java `synchronized` 与 `ReentrantLock` 的比较是怎样的

Java中的synchronized关键字和ReentrantLock类都是用于实现线程同步的机制，但它们之间存在一些关键差异。

1. 来源与实现：

   • synchronized是Java语言内建的关键字，是JVM级别的锁。它提供了一种简单且内置的方式来确保多线程环境下的数据一致性。
   • ReentrantLock是Java并发包（java.util.concurrent.locks）中的一个类，它是一个可重入的互斥锁（Reentrant Mutex）。ReentrantLock提供了比synchronized更高级和灵活的锁功能。

2. 锁的公平性：

   • synchronized是非公平锁，它无法控制线程的执行顺序。如果一个线程已经获得了锁，那么其他线程必须等待该线程释放锁后才能继续执行。
   • ReentrantLock支持公平锁和非公平锁。在创建ReentrantLock对象时，可以通过传递一个布尔值参数来选择锁的公平性。如果传递true，则创建公平锁；如果传递false，则创建非公平锁。公平锁会按照线程请求锁的顺序来分配锁，而非公平锁则不保证这一点。

3. 等待可中断性：

   • synchronized不具备等待可中断性。一旦一个线程获得了synchronized锁，它将一直等待直到获得释放，期间无法被其他线程中断。
   • ReentrantLock提供了等待可中断性。通过调用lockInterruptibly()方法来获取锁时，如果线程在等待过程中被中断，那么ReentrantLock会抛出InterruptedException异常，从而允许线程响应中断。

4. 锁的获取与释放：

   • synchronized关键字在代码块或方法上使用时，会自动获取和释放锁。当线程进入同步代码块或方法时，它会自动获得锁；当线程退出同步代码块或方法时，它会自动释放锁。
   • ReentrantLock需要显式地调用lock()方法来获取锁，并在适当的时候调用unlock()方法来释放锁。这提供了更大的灵活性，但也增加了出错的可能性。为了确保锁的正确释放，通常建议使用try-finally块或try-with-resources语句来管理锁的获取和释放。

5. 锁的粒度与性能：

   • synchronized关键字提供的锁粒度较粗，它通常用于保护整个代码块或方法。这可能导致性能下降，特别是在高并发环境下。
   • ReentrantLock提供了更细粒度的锁控制。通过使用不同的锁模式（如读写锁、可中断锁等），ReentrantLock可以更灵活地满足不同场景下的同步需求，从而提高性能。

6. 灵活性：

   • synchronized关键字相对简单，但功能有限。它无法中断等待锁的线程、无法尝试获取锁（会一直等待直到获得锁）、无法设置超时等。
   • ReentrantLock提供了丰富的API和灵活的功能。例如，它支持尝试获取锁（tryLock()方法）、设置超时（lock(long timeout, TimeUnit unit)方法）以及中断等待锁的线程（lockInterruptibly()方法）等。这些功能使得ReentrantLock在处理复杂同步需求时更具优势。

总之，synchronized关键字和ReentrantLock类都是Java中用于实现线程同步的有效机制。synchronized关键字简单易用，但功能有限；而ReentrantLock提供了更高级和灵活的锁功能，适用于处理复杂的同步需求。在选择使用哪种机制时，应根据具体场景和需求进行权衡。