Java方法互斥锁：深入理解synchronized和ReentrantLock376

在Java并发编程中，互斥锁是至关重要的概念，它保证了在多线程环境下，对共享资源的访问是互斥的，即同一时刻只有一个线程可以访问该资源，从而避免数据竞争和程序错误。Java提供了两种主要机制来实现方法互斥锁：`synchronized`关键字和`ReentrantLock`类。本文将深入探讨这两种机制的原理、使用方法以及优缺点，并结合实际案例进行分析。

1. synchronized关键字

`synchronized`关键字是Java内置的同步机制，它可以用来修饰方法或代码块。当一个线程执行`synchronized`修饰的方法或代码块时，会自动获取该方法或代码块关联的锁。其他线程想要执行相同的`synchronized`代码块必须等待当前线程释放锁。 `synchronized`关键字的底层实现依赖于JVM的监视器（Monitor），每个对象都有一个关联的监视器。

1.1 synchronized修饰方法:

当`synchronized`关键字修饰方法时，该方法就成为了同步方法。任何线程在调用该方法之前，都必须先获得该方法所属对象的锁。例如：```java
public class SynchronizedMethod {
private int counter = 0;
public synchronized void increment() {
counter++;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
SynchronizedMethod sm = new SynchronizedMethod();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
();
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
();
}
});
();
();
();
();
("Counter: " + ); // Expected: 20000
}
}
```

在这个例子中，`increment()`方法是同步方法，保证了对`counter`变量的原子操作。

1.2 synchronized修饰代码块:

`synchronized`关键字也可以修饰代码块，指定要同步的代码段。需要指定一个对象作为锁。例如：```java
public class SynchronizedBlock {
private int counter = 0;
private Object lock = new Object();
public void increment() {
synchronized (lock) {
counter++;
}
}
// ... (main method similar to the previous example)
}
```

在这里，`lock`对象充当了锁，保证了对`counter`变量的原子操作。可以使用任何对象作为锁，但通常使用`this`或一个私有对象。

2. ReentrantLock类

`ReentrantLock`类是``包中的一个类，它提供比`synchronized`更高级的锁机制。`ReentrantLock`允许更灵活的锁控制，例如可以设置超时时间、中断等待等。```java
import ;
public class ReentrantLockExample {
private int counter = 0;
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void increment() {
();
try {
counter++;
} finally {
();
}
}
// ... (main method similar to the previous examples)
}
```

在这个例子中，`()`方法获取锁，`()`方法释放锁。`finally`块保证即使发生异常，锁也能被释放，避免死锁。

3. synchronized和ReentrantLock的比较

| 特性 | synchronized | ReentrantLock |
|---------------|---------------------------------|---------------------------------|
| 使用方式 | 关键字，更简洁 | 类，更灵活 |
| 可中断 | 不可中断 | 可中断 |
| 超时等待 | 不可超时等待 | 可超时等待 |
| 公平性 | 默认非公平 | 可选公平或非公平 |
| 性能 | 在简单的场景下性能略好 | 在复杂的场景下性能可能更好 |
| 可扩展性 | 扩展性较弱 | 扩展性较强，可以实现更复杂的锁机制 |

4. 死锁

当多个线程互相持有对方需要的锁，导致所有线程都无法继续执行时，就发生了死锁。避免死锁的关键在于合理地安排锁的获取顺序。

5. 总结

`synchronized`和`ReentrantLock`都是Java中实现方法互斥锁的有效工具。`synchronized`简单易用，适合简单的同步场景；`ReentrantLock`更灵活，提供了更高级的特性，适合复杂的并发场景。选择哪种方式取决于具体的应用场景和需求。

在实际开发中，应该根据具体情况选择合适的同步机制，并注意避免死锁等并发问题，确保程序的正确性和稳定性。 良好的代码设计和单元测试对于并发编程至关重要。

2025-09-25

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