面试题：Java多线程环境下如何通过锁机制优化资源竞争

synchronized关键字

适用场景：
- 修饰实例方法，作用于当前实例加锁，进入同步代码前要获得当前实例的锁。例如在单例模式双重检查锁机制中，对创建实例的方法使用synchronized修饰，确保多线程下实例只被创建一次。
- 修饰静态方法，作用于当前类对象加锁，进入同步代码前要获得当前类对象的锁。适用于对整个类的静态资源进行同步访问，如操作类的静态计数器。
- 修饰代码块，指定加锁对象，对给定对象加锁，进入同步代码块前要获得给定对象的锁。可以更细粒度地控制锁的范围，比如只对部分共享资源操作时，可将这部分代码放在synchronized代码块中，并指定锁对象。
性能特点：
- 在早期JDK版本中，性能较差，因为是重量级锁，涉及操作系统内核态与用户态的切换。
- 从JDK 6开始，对synchronized进行了优化，引入偏向锁、轻量级锁，性能有了很大提升。在竞争不激烈时，偏向锁能减少锁获取的开销；竞争稍激烈时，轻量级锁通过自旋避免线程进入内核态，提高性能。
避免死锁：
- 按照固定顺序获取锁。比如多个线程都需要获取锁A和锁B，那么都先获取锁A再获取锁B，避免一个线程先获取A再获取B，另一个线程先获取B再获取A这种交叉获取锁的情况。
- 尽量减少同步代码块的嵌套，嵌套层次越多，死锁风险越高。

ReentrantLock

适用场景：
- 当需要更灵活的锁控制时，如可中断的锁获取、超时获取锁等。例如在一个线程池中任务执行时间较长，在获取锁时可以设置超时时间，如果超时未获取到锁，线程可以做其他处理，避免无限等待。
- 当需要公平锁时，ReentrantLock默认是非公平锁，但可以通过构造函数设置为公平锁。公平锁按照线程请求锁的顺序分配锁，适用于对线程公平性要求较高的场景，如一些资源分配场景，每个线程都希望能公平地获取资源。
性能特点：
- 在高竞争场景下，ReentrantLock性能比synchronized更好，因为它的非公平锁在竞争时能减少线程切换的开销。
- 提供了更多的高级功能，如锁中断、锁超时等，这些功能在某些场景下能提高程序的健壮性，但也会带来一定的性能开销。
避免死锁：
- 与synchronized类似，按照固定顺序获取锁。
- 使用tryLock方法尝试获取锁，并设置超时时间，避免线程无限等待锁。例如：

ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock();
ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock();
try {
    if (lock1.tryLock(100, TimeUnit.MILLISECONDS) && lock2.tryLock(100, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
        // 执行同步代码
    }
} catch (InterruptedException e) {
    // 处理中断异常
} finally {
    if (lock1.isHeldByCurrentThread()) {
        lock1.unlock();
    }
    if (lock2.isHeldByCurrentThread()) {
        lock2.unlock();
    }
}

总结

在竞争不激烈的情况下，优先使用synchronized关键字，因为从JDK 6起其性能有了较大提升，且使用简单，代码可读性好。
在竞争激烈，且需要灵活控制锁，如可中断锁获取、公平锁等场景下，使用ReentrantLock。
无论是使用synchronized还是ReentrantLock，都要注意按照固定顺序获取锁，尽量减少同步代码块嵌套，合理使用锁的特性来避免死锁问题，从而优化高并发场景下共享资源访问的性能。

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面试题：Java多线程环境下如何通过锁机制优化资源竞争

知识考点

面试题答案

synchronized关键字

ReentrantLock

总结