深入解析：synchronized和ReentrantLock的区别与应用

在Java多线程编程中，synchronized和ReentrantLock是两个常用的同步机制，它们在实现线程安全方面各有千秋。今天我们就来详细探讨一下它们的区别以及在实际应用中的选择。

1. 基本概念

synchronized是Java内置的关键字，用于实现同步代码块或方法。它通过锁定对象来保证线程安全，提供了隐式的锁机制。ReentrantLock则是Java并发包（java.util.concurrent.locks）中的一个显式锁，提供了比synchronized更灵活的锁操作。

2. 实现方式

synchronized：由JVM实现，编译器会在同步块的入口和出口处插入monitorenter和monitorexit指令，底层依赖于monitor对象。
ReentrantLock：基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer）框架实现，提供了更细粒度的锁控制。

3. 锁的获取和释放

synchronized：获取锁和释放锁是自动的，进入同步块时自动获取锁，退出时自动释放锁。
ReentrantLock：需要手动调用lock()方法获取锁，unlock()方法释放锁，提供了更大的灵活性。

4. 锁的公平性

synchronized：默认是非公平锁。
ReentrantLock：可以选择公平锁或非公平锁，通过构造函数参数ReentrantLock(boolean fair)来指定。

5. 响应中断

synchronized：不响应中断，线程在等待锁时无法被中断。
ReentrantLock：支持响应中断，可以通过lockInterruptibly()方法尝试获取锁，如果被中断则抛出InterruptedException。

6. 条件变量

synchronized：使用wait()、notify()、notifyAll()方法与对象的内置条件变量配合使用。
ReentrantLock：提供Condition对象，可以创建多个条件变量，支持更复杂的线程间通信。

7. 性能

在JDK 1.6之前，ReentrantLock的性能通常优于synchronized。但从JDK 1.6开始，JVM对synchronized进行了优化（如锁粗化、锁消除、偏向锁等），性能差距已经大大缩小。

8. 应用场景

synchronized：适用于代码块或方法级别的同步，简单易用，适合不需要复杂锁操作的场景。
- 示例：在单个方法或代码块内保证线程安全。

public synchronized void method() {
    // 同步代码
}

ReentrantLock：适用于需要更细粒度控制锁的场景，如需要公平锁、条件变量、可中断的锁等。
- 示例：实现一个公平锁的生产者-消费者模型。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); // 公平锁
Condition notFull = lock.newCondition();
Condition notEmpty = lock.newCondition();

public void produce() {
    lock.lock();
    try {
        while (queue.size() == capacity) {
            notFull.await();
        }
        queue.add(item);
        notEmpty.signal();
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

public void consume() {
    lock.lock();
    try {
        while (queue.isEmpty()) {
            notEmpty.await();
        }
        item = queue.remove();
        notFull.signal();
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

9. 总结

synchronized和ReentrantLock各有优劣，选择使用哪种锁机制取决于具体的应用场景。synchronized简单易用，适用于大多数需要同步的场景；ReentrantLock则提供了更丰富的功能，适合需要复杂锁操作的场景。在实际开发中，根据需求选择合适的锁机制，可以有效提高程序的并发性能和可维护性。

希望这篇文章能帮助大家更好地理解synchronized和ReentrantLock的区别，并在实际项目中做出正确的选择。