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Java中锁机制核心概念

P粉602998670

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发布时间:2025-09-22 19:16:01

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来源于php中文网

原创

Java锁机制核心包括synchronized关键字、ReentrantLock、读写锁与CAS原子操作,用于控制多线程对共享资源的访问。1. synchronized通过JVM监视器实现,可修饰实例方法、静态方法和代码块,保证同一时刻仅一个线程执行。2. ReentrantLock为显式锁,支持可重入、公平/非公平选择、中断响应、超时获取及条件变量,需手动加锁并确保在finally中释放。3. 锁类型涵盖可重入锁、读写锁(如ReentrantReadWriteLock,提升读多写少性能)、乐观锁(基于CAS)与悲观锁、自旋锁等。4. CAS是无锁编程基础,AtomicInteger等原子类利用CAS实现线程安全,但存在ABA问题,可用AtomicStampedReference解决。合理选用锁机制可平衡并发性能与安全性。

java中锁机制核心概念

Java中的锁机制是多线程编程的核心,主要用于控制多个线程对共享资源的访问,防止数据竞争和不一致问题。理解锁的基本概念有助于编写高效、安全的并发程序。

1. synchronized关键字

synchronized 是Java中最基本的内置锁机制,它可以保证同一时刻只有一个线程能执行某个代码块或方法。

它可作用于:

  • 实例方法:锁住当前实例对象(this)
  • 静态方法:锁住类的Class对象
  • 代码块:显式指定锁对象,如 synchronized(obj)

其底层依赖JVM的监视器(Monitor),每个对象都有一个与之关联的Monitor,进入synchronized代码前必须获取该Monitor的所有权。

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2. ReentrantLock 可重入锁

ReentrantLockjava.util.concurrent.locks包中提供的显式锁,相比synchronized更灵活。

主要特性包括:

  • 可重入性:同一线程可多次获取同一把锁
  • 公平锁/非公平锁:构造时可选择是否按等待顺序分配锁
  • 可中断等待:支持线程在等待锁时响应中断(lockInterruptibly())
  • 超时机制:tryLock(long time, TimeUnit unit) 可设置获取锁的超时时间
  • 条件变量:配合Condition实现更细粒度的线程通信

使用时需手动加锁和释放锁,务必在finally块中调用unlock(),避免死锁。

Andi
Andi

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3. 锁的类型与特性

根据行为和用途,Java中的锁可分为多种类型:

  • 可重入锁:线程可重复进入已持有的锁,synchronized和ReentrantLock都支持
  • 读写锁(ReadWriteLock):允许多个读线程同时访问,写线程独占访问。典型实现是ReentrantReadWriteLock,适用于读多写少场景
  • 乐观锁 vs 悲观锁:乐观锁假设冲突少,常通过CAS操作实现(如AtomicInteger);悲观锁假设总会冲突,直接加锁
  • 自旋锁:线程不阻塞,循环尝试获取锁,适合锁持有时间短的场景

4. CAS与原子类

CAS(Compare-And-Swap) 是实现无锁并发的基础,是一种硬件级别的原子操作。

Java中的AtomicIntegerAtomicLong等原子类基于CAS实现,无需加锁即可保证线程安全。

CAS包含三个操作数:内存位置V、旧值A、新值B。只有当V的值等于A时,才将V更新为B,否则不修改。

缺点是可能引发ABA问题(值被修改后又改回原值),可通过AtomicStampedReference加入版本号解决。

基本上就这些。掌握synchronized、ReentrantLock、读写锁和CAS机制,就能应对大多数并发场景。关键是根据实际需求选择合适的锁策略,兼顾性能与安全性。

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