第十六章、synchronized和ReentrantLock
Java在编写多线程程序时，为了保证线程安全，需要对数据同步，经常用到两种同步方式就是Synchronized和重入锁ReentrantLock。
一、什么是sychronized
sychronized是java中最基本同步互斥的手段,可以修饰代码块,方法,类.
在修饰代码块的时候需要一个reference对象作为锁的对象.
在修饰方法的时候默认是当前对象作为锁的对象.
在修饰类时候默认是当前类的Class对象作为锁的对象.
synchronized会在进入同步块的前后分别形成monitorenter和monitorexit字节码指令.在执行monitorenter指令时会尝试获取对象的锁,如果此没对象没有被锁,或者此对象已经被当前线程锁住,那么锁的计数器加一,每当monitorexit被锁的对象的计数器减一.直到为0就释放该对象的锁.由此synchronized是可重入的,不会出现自己把自己锁死.
sychronized
二、什么ReentrantLock
以对象的方式来操作对象锁.相对于sychronized需要在finally中去释放锁。
ReentrantLock
三、synchronized和ReentrantLock的区别
1. 等待可中断
在持有锁的线程长时间不释放锁的时候,等待的线程可以选择放弃等待. tryLock(long timeout, TimeUnit unit)。
ReentrantLock 拥有Synchronized相同的并发性和内存语义，此外还多了 锁投票，定时锁等候和中断锁等候。
线程A和B都要获取对象O的锁定，假设A获取了对象O锁，B将等待A释放对O的锁定。
如果使用 synchronized ，如果A不释放，B将一直等下去，不能被中断。
如果使用ReentrantLock，如果A不释放，可以使B在等待了足够长的时间以后，中断等待，而干别的事情。
ReentrantLock获取锁定与三种方式：
a) lock(), 如果获取了锁立即返回，如果别的线程持有锁，当前线程则一直处于休眠状态，直到获取锁
b) tryLock(), 如果获取了锁立即返回true，如果别的线程正持有锁，立即返回false；
c) tryLock (long timeout, TimeUnit unit)， 如果获取了锁定立即返回true，如果别的线程正持有锁，会等待参数给定的时间，在等待的过程中，如果获取了锁定，就返回true，如果等待超时，返回false；
d) lockInterruptibly: 如果获取了锁定立即返回，如果没有获取锁定，当前线程处于休眠状态，直到或者锁定，或者当前线程被别的线程中断
2.公平锁与非公平锁
按照申请锁的顺序来一次获得锁称为公平锁.synchronized的是非公平锁,ReentrantLock可以通过构造函数实现公平锁. new RenentrantLock(boolean fair)
3.绑定多个Condition
通过多次newCondition可以获得多个Condition对象,可以简单的实现比较复杂的线程同步的功能.通过await(),signal()
此外，synchronized是在JVM层面上实现的，不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定，但是使用Lock则不行，lock是通过代码实现的，要保证锁定一定会被释放，就必须将 unLock()放到finally{} 中。在资源竞争不是很激烈的情况下，Synchronized的性能要优于ReetrantLock，但是在资源竞争很激烈的情况下，Synchronized的性能会下降几十倍，但是ReetrantLock的性能能维持常态。
相同点：这两种同步方式有很多相似之处，它们都是加锁方式同步，而且都是阻塞式的同步，也就是说当如果一个线程获得了对象锁，进入了同步块，其他访问该同步块的线程都必须阻塞在同步块外面等待，而进行线程阻塞和唤醒的代价是比较高的（操作系统需要在用户态与内核态之间来回切换，代价很高，不过可以通过对锁优化进行改善）。
区别：这两种方式最大区别就是对于Synchronized来说，它是java语言的关键字，是原生语法层面的互斥，需要jvm实现。而ReentrantLock它是JDK1.5之后提供的API层面的互斥锁，需要lock()和unlock()方法配合try/finally语句块来完成。
synchronized是托管给JVM执行的，而lock是java写的控制锁的代码。在Java1.5中，synchronize是性能低效的。因为这是一个重量级操作，需要调用操作接口，导致有可能加锁消耗的系统时间比加锁以外的操作还多。相比之下使用Java提供的Lock对象，性能更高一些。但是到了Java1.6，发生了变化。synchronize在语义上很清晰，可以进行很多优化，有适应自旋，锁消除，锁粗化，轻量级锁，偏向锁等等。导致在Java1.6上synchronize的性能并不比Lock差。官方也表示，他们也更支持synchronize，在未来的版本中还有优化余地。
synchronized原始采用的是CPU悲观锁机制，即线程获得的是独占锁。独占锁意味着其他线程只能依靠阻塞来等待线程释放锁。而在CPU转换线程阻塞时会引起线程上下文切换，当有很多线程竞争锁的时候，会引起CPU频繁的上下文切换导致效率很低。
而Lock用的是乐观锁方式，所谓乐观锁就是，每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。乐观锁实现的机制就是CAS操作（CompareandSwap）。我们可以进一步研究ReentrantLock的源代码，会发现其中比较重要的获得锁的一个方法是compareAndSetState。这里其实就是调用的CPU提供的特殊指令。
