讲师中心 微信公众号

工具推荐

视频效率加速
剧云
剧云

中文短剧剧本制作平台

updream

一键生成高质量推广成片

AniShort
AniShort

AI短剧协同制作平台

立刻MV
立刻MV

低成本歌曲 MV、视频生成

synchronized 与 ReentrantLock 性能对比:从内核态切换与 CAS 自旋角度分析 JVM 锁演进

雨静君_7562

雨静君_7562

发布时间:2026-05-12 09:03:26

|

455人浏览过

|

来源于php中文网

原创

synchronized在无/低竞争时性能更优,因轻量级锁和自旋避免内核态切换;ReentrantLock通过AQS队列精细控制线程调度,适合高竞争且需中断、超时等场景。

synchronized 与 reentrantlock 性能对比:从内核态切换与 cas 自旋角度分析 jvm 锁演进

在高并发场景下,synchronized 和 ReentrantLock 的性能差异,不能只看“谁快谁慢”,关键要看它们在锁竞争不同阶段的底层行为——尤其是用户态与内核态切换开销、以及是否依赖 CAS 自旋等待。JVM 从 JDK 1.6 起对 synchronized 持续优化,本质是不断推迟甚至避免进入重量级锁阶段,而 ReentrantLock 则从设计之初就基于用户态 CAS + AQS 队列,把内核态介入控制得更精细。

轻量级锁与自旋:synchronized 如何减少内核态切换

synchronized 初始加锁走的是“轻量级锁”路径:线程尝试用 CAS 修改对象头中的 Mark Word,成功即获取锁,全程在用户态完成,不涉及任何系统调用或线程挂起。若失败(说明有竞争),JVM 会先尝试“自旋”——让线程在用户态循环重试 CAS,而不是立刻阻塞。自旋成功则避免了上下文切换;自旋失败且竞争持续,才升级为重量级锁(即依赖 OS mutex),触发线程挂起/唤醒,引发用户态→内核态→用户态的完整切换。

这种演进逻辑意味着:

  • 无竞争或低竞争时,synchronized 几乎零内核开销,性能极佳
  • 中等竞争下,适应性自旋策略(JDK 1.6+)会根据前一次自旋结果动态调整次数,平衡 CPU 占用与响应延迟
  • 高竞争长等待场景,一旦膨胀为重量级锁,每次锁获取/释放都伴随昂贵的内核态切换,成为瓶颈

ReentrantLock 的 CAS + AQS 队列机制

ReentrantLock 底层完全基于 AQS(AbstractQueuedSynchronizer),其核心是 volatile state 字段 + CAS 操作 + CLH 同步队列。线程争抢锁时:

  • 先用 CAS 尝试修改 state(0→1),成功即获锁,纯用户态,无切换
  • CAS 失败后,线程不会盲目自旋,而是被封装为 Node 加入 AQS 的 FIFO 队列,并调用 LockSupport.park() 主动挂起——这一步才触发内核态切换
  • 唤醒时由前驱节点调用 unpark(),线程恢复执行并再次尝试获取锁

相比 synchronized 的“被动膨胀”,ReentrantLock 是“主动队列化”:它把线程调度权交还给 JVM 和 OS,避免了无意义的 CPU 空转,也使得中断、超时等高级特性成为可能。

公平性与内核态成本的隐性关联

公平锁模式下,ReentrantLock 严格按队列顺序分配锁,虽避免饥饿,但每次 park/unpark 都需内核介入,吞吐量下降明显。而非公平锁允许新线程插队尝试 CAS,大概率在用户态直接抢到锁,大幅减少内核态切换频次——这也是为什么非公平模式是默认选择。

synchronized 始终是非公平的,且没有用户可配置的公平开关。它的“非公平”体现在:锁释放后,任意等待线程(不一定是最早等待的)都可能被唤醒并立即通过 CAS 抢到锁,这种设计天然倾向减少内核态往返。

锁消除与粗化:JVM 对 synchronized 的智能干预

JIT 编译器能在运行期识别出“锁仅限于单线程作用域”的代码段(如 StringBuilder.append),直接移除 synchronized 字节码(锁消除);也能合并相邻的同步块(锁粗化),减少反复加锁/解锁带来的状态检查和潜在内核切换。这些优化是 ReentrantLock 无法享受的——因为它是 API 层实现,JIT 无法跨方法分析其语义。

这意味着,在大量短生命周期、局部同步的场景中,synchronized 经 JIT 优化后的实际开销,可能远低于表面看起来的“关键字开销”。

不复杂但容易忽略:性能高低从来不是由锁类型本身决定的,而是由“是否发生内核态切换”“切换频率”“是否空转浪费 CPU”共同决定的。理解这一点,才能在 synchronized 的简洁性与 ReentrantLock 的可控性之间做出真正贴合业务的取舍。

数码产品性能查询
数码产品性能查询

该软件包括了市面上所有手机CPU,手机跑分情况,电脑CPU,电脑产品信息等等,方便需要大家查阅数码产品最新情况,了解产品特性,能够进行对比选择最具性价比的商品。

下载

本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

热门AI工具

更多
WorkBuddy

一款AI办公效率工具,主要用于腾讯云推出的AI原生桌面智能体工作台,适合需要提升相关任务效率的用户。

音述AI
音述AI Hot

一款AI音频处理工具,主要用于音述AI是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区,适合需要提升相关任务效率的用户。

DeepSeek

DeepSeek是一款面向对话、写作、编程和推理场景的AI大模型工具。

Atoms
Atoms Hot

Atoms是一款AI智能体工具,第一支自动构建真实业务的 AI 团队。

豆包大模型

豆包大模型是一款由字节跳动推出的企业级大语言模型服务平台。

墨刀AI
墨刀AI Hot

一款AI图像与设计工具,主要用于产品经理的专属智能体,适合需要提升相关任务效率的用户。

花生AI
花生AI Hot

一款AI视频创作工具,主要用于B站推出的AI视频创作工具,适合需要提升相关任务效率的用户。

讯飞绘文

讯飞绘文是一款由科大讯飞推出的一站式 AIGC 内容运营平台。

码上飞
码上飞 Hot

一款基于自然语言的AI应用开发平台,可根据用户描述自动生成应用程序,帮助个人和团队快速完成应用原型与开发。

相关专题

更多
C语言变量命名
C语言变量命名

c语言变量名规则是:1、变量名以英文字母开头;2、变量名中的字母是区分大小写的;3、变量名不能是关键字;4、变量名中不能包含空格、标点符号和类型说明符。php中文网还提供c语言变量的相关下载、相关课程等内容,供大家免费下载使用。

3789

2023.06.20

c语言入门自学零基础
c语言入门自学零基础

C语言是当代人学习及生活中的必备基础知识,应用十分广泛,本专题为大家c语言入门自学零基础的相关文章,以及相关课程,感兴趣的朋友千万不要错过了。

2488

2023.07.25

c语言运算符的优先级顺序
c语言运算符的优先级顺序

c语言运算符的优先级顺序是括号运算符 > 一元运算符 > 算术运算符 > 移位运算符 > 关系运算符 > 位运算符 > 逻辑运算符 > 赋值运算符 > 逗号运算符。本专题为大家提供c语言运算符相关的各种文章、以及下载和课程。

1440

2023.08.02

c语言数据结构
c语言数据结构

数据结构是指将数据按照一定的方式组织和存储的方法。它是计算机科学中的重要概念,用来描述和解决实际问题中的数据组织和处理问题。数据结构可以分为线性结构和非线性结构。线性结构包括数组、链表、堆栈和队列等,而非线性结构包括树和图等。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

1378

2023.08.09

c语言random函数用法
c语言random函数用法

c语言random函数用法:1、random.random,随机生成(0,1)之间的浮点数;2、random.randint,随机生成在范围之内的整数,两个参数分别表示上限和下限;3、random.randrange,在指定范围内,按指定基数递增的集合中获得一个随机数;4、random.choice,从序列中随机抽选一个数;5、random.shuffle,随机排序。

1456

2023.09.05

c语言const用法
c语言const用法

const是关键字,可以用于声明常量、函数参数中的const修饰符、const修饰函数返回值、const修饰指针。详细介绍:1、声明常量,const关键字可用于声明常量,常量的值在程序运行期间不可修改,常量可以是基本数据类型,如整数、浮点数、字符等,也可是自定义的数据类型;2、函数参数中的const修饰符,const关键字可用于函数的参数中,表示该参数在函数内部不可修改等等。

2438

2023.09.20

c语言get函数的用法
c语言get函数的用法

get函数是一个用于从输入流中获取字符的函数。可以从键盘、文件或其他输入设备中读取字符,并将其存储在指定的变量中。本文介绍了get函数的用法以及一些相关的注意事项。希望这篇文章能够帮助你更好地理解和使用get函数 。

4060

2023.09.20

c数组初始化的方法
c数组初始化的方法

c语言数组初始化的方法有直接赋值法、不完全初始化法、省略数组长度法和二维数组初始化法。详细介绍:1、直接赋值法,这种方法可以直接将数组的值进行初始化;2、不完全初始化法,。这种方法可以在一定程度上节省内存空间;3、省略数组长度法,这种方法可以让编译器自动计算数组的长度;4、二维数组初始化法等等。

19395

2023.09.22

Postman身份认证怎么配置
Postman身份认证怎么配置

本专题从实际API接口调试场景出发,讲解Postman身份认证的完整配置流程,包括常见认证协议介绍、授权参数设置、访问令牌填写、OAuth 2.0授权及认证失败排查,帮助用户正确完成接口授权与访问验证。

60

2026.11.06

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
热门推荐
/
最新课程
关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn