不可不说的Java“锁”事(Java锁机制详解：不可不知的核心要点)

一、Java锁机制概述

在Java并发编程中，锁是一种用于控制多个线程访问共享资源的机制。通过锁，我们可以保证同一时间只有一个线程可以访问共享资源，从而避免多线程并发致使的数据不一致和竞态条件问题。

二、Java锁的分类

Java中的锁重点分为以下几类：

• 内置锁（Intrinsic Lock）/监视器锁（Monitor Lock）
• 重入锁（ReentrantLock）
• 读写锁（ReadWriteLock）
• 条件锁（Condition）
• 开朗锁和悲观失望锁
• 偏向锁、轻量级锁和自旋锁

三、内置锁（Intrinsic Lock）/监视器锁（Monitor Lock）

内置锁是Java语言层面提供的锁机制，通过synchronized关键字实现。每个Java对象都可以作为锁。

public class SynchronizedExample {
    public synchronized void synchronizedMethod() {
        // 同步代码块
    }
}

当线程访问synchronized方法或代码块时，线程会自动获取对象的内置锁，如果锁已被其他线程持有，则线程会等待锁释放。

四、重入锁（ReentrantLock）

重入锁是Java提供的一个显示锁，需要显式地加锁和解锁。ReentrantLock提供了比内置锁更充裕的功能，如可中断的锁获取、尝试非阻塞地获取锁、拥护公平锁等。

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class ReentrantLockExample {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    public void lockMethod() {
        lock.lock();
        try {
            // 同步代码块
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

五、读写锁（ReadWriteLock）

读写锁是一种允许多个线程同时读取共享资源，但在写入共享资源时需要互斥的锁。ReadWriteLock提供了读锁（共享锁）和写锁（排他锁）。

import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
public class ReadWriteLockExample {
    private final ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
    public void readLockMethod() {
        readWriteLock.readLock().lock();
        try {
            // 读取共享资源
        } finally {
            readWriteLock.readLock().unlock();
        }
    }
    public void writeLockMethod() {
        readWriteLock.writeLock().lock();
        try {
            // 写入共享资源
        } finally {
            readWriteLock.writeLock().unlock();
        }
    }
}

六、条件锁（Condition）

Condition是ReentrantLock的一个内部类，用于线程间的条件等待和通知。Condition提供了类似Object的wait()和notify()方法，但功能更强盛。

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class ConditionExample {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private final Condition condition = lock.newCondition();
    public void conditionWait() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            condition.await();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    public void conditionSignal() {
        lock.lock();
        try {
            condition.signal();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

七、开朗锁和悲观失望锁

开朗锁和悲观失望锁是两种不同的锁策略。

• 开朗锁：假设没有冲突出现，在更新数据时检查是否有其他线程同时修改数据，如果有冲突，则放弃操作。
• 悲观失望锁：假设冲突一定会出现，在操作数据前先加锁，直到操作完成后再释放锁。

八、偏向锁、轻量级锁和自旋锁

Java虚拟机为了减成本时间锁的高效，引入了偏向锁、轻量级锁和自旋锁。

• 偏向锁：假设锁重点被一个线程持有，通过消除不必要的锁竞争来减成本时间性能。
• 轻量级锁：当没有竞争时，通过CAS操作避免使用重量级的操作系统互斥量。
• 自旋锁：当线程尝试获取锁时，不会立即阻塞，而是循环检查锁是否可用，以减少线程状态切换的开销。

九、总结

Java锁机制是并发编程中不可或缺的一部分。明白和掌握不同的锁类型和策略，能够帮助我们更好地解决多线程并发问题，减成本时间程序的性能和稳定性。在实际开发中，我们需要采取具体场景选择合适的锁，并注意避免死锁、饥饿和活锁等并发问题。

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