synchronized
特点:
- 简单易用：
synchronized关键字的使用非常简单，它可以直接应用于方法或代码块上。对于对象和类的同步方法，JVM负责加锁和释放锁，开发者不需要手动操作。 - 自动释放锁： 当synchronized方法或代码块执行完毕后，锁会自动释放，减少了死锁发生的可能性。
实现原理:
synchronized是基于JVM层面实现的同步机制。当一个线程进入synchronized标记的方法或代码块时，它会自动获得锁，并在退出时自动释放锁。- 锁的持有对象根据synchronized修饰的是静态方法、实例方法还是代码块，分别是类的Class对象、实例对象或者指定的对象。
- 在JVM实现中，synchronized用的锁机制是依赖于每个对象内部的一个监视器锁（Monitor）。进入synchronized块的线程必须获取到这个监视器锁。
ReentrantLock
特点:
- 可中断的锁获取操作：
ReentrantLock提供了一种能够中断等待锁的线程的机制，这可以避免死锁。 - 可实现公平锁： 可以通过构造函数指定
ReentrantLock为公平锁，这意味着等待时间最长的线程会首先获得锁。 - 锁绑定多个条件（Condition）：
ReentrantLock提供了一种能够绑定多个条件（Condition）的机制，这可以分别通知等待中的线程，实现更细粒度的线程同步。
实现原理:
ReentrantLock是基于Java代码层面实现的，属于java.util.concurrent.locks包的一部分。它提供了比synchronized更丰富的操作，能够更精细地控制锁的获取和释放。ReentrantLock实现了Lock接口，它提供了lock()、unlock()、tryLock()和lockInterruptibly()等方法来控制锁的获取和释放。- 锁的公平性由构造函数传入的布尔值决定，通过内部的同步队列（AQS - AbstractQueuedSynchronizer）来管理锁的获取和释放。
- 条件变量（Condition）的实现提供了类似Object监视器方法（
wait()、notify()和notifyAll()）的功能，但它们更加灵活，可以与任意Lock实现配合使用。
让我们更详细地探讨Java中的几种线程同步机制，并通过实际场景来举例说明它们的应用。
volatile关键字和Atomic类都是Java并发编程中保证共享变量操作安全的机制，但它们各有特点和适用场景。
volatile关键字
特点:
- 简单易用： 直接将变量声明为
volatile，无需通过特定的方法访问变量，使得代码更简洁、易读。 - 保证可见性： 确保一个线程修改了变量的值后，其他线程立即可见这个修改。
- 避免指令重排序： 在
volatile变量的读写操作前后，不会进行指令重排优化，这在某些情况下是非常重要的。
实现原理:
volatile变量的读写操作直接作用于主内存，而普通变量则可能仅作用于CPU缓存中。- 当一个变量被声明为
volatile之后，线程在读取该变量时会从主内存刷新最新的值，而在写入时会将变量的值刷新回主内存，并且写操作会导致其他线程中的缓存无效。
Atomic类
特点:
- 支持原子性操作： 提供了一系列原子操作API，如自增（
incrementAndGet）、自减（decrementAndGet）、设置新值（set）等，不仅保证可见性，也保证了操作的原子性。 - 广泛的操作支持： 对于复杂的原子性操作提供了支持，比如带有条件的更新。
- 性能： 相对于锁（如
synchronized）来说，Atomic类在高并发场景下通常能提供更好的性能。
实现原理:
Atomic类通过底层硬件的CAS（Compare-And-Swap）操作实现原子性更新，这是一种无锁的同步机制。- CAS操作包括三个操作数——内存位置（V）、预期原值（A）和新值（B）。如果内存位置的值与预期原值相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值。否则，不做任何操作。整个过程是原子的。
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