Java中的鎖機(jī)制是什么

今天小編給大家分享一下Java中的鎖機(jī)制是什么的相關(guān)知識點，內(nèi)容詳細(xì)，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

Java中的鎖機(jī)制是保證多線程并發(fā)訪問共享資源安全性的重要手段之一。Java提供了兩種類型的鎖機(jī)制：synchronized關(guān)鍵字和Lock接口。本文將介紹這兩種鎖機(jī)制的原理及使用方法，并通過代碼示例講解它們的使用。

synchronized關(guān)鍵字

synchronized關(guān)鍵字是Java語言內(nèi)置的一種鎖機(jī)制，它可以用來實現(xiàn)對代碼塊或方法的同步控制。synchronized可以保證在同一時刻只有一個線程可以執(zhí)行被鎖定的代碼塊或方法，其他線程則需要等待鎖釋放后才能繼續(xù)執(zhí)行。這種機(jī)制可以避免多個線程同時對共享資源進(jìn)行操作而引發(fā)的數(shù)據(jù)不一致問題。

原理

synchronized鎖的實現(xiàn)依賴于Java對象頭中的Mark Word（標(biāo)記字段）。每個Java對象都有一個Mark Word，用于存儲對象的元數(shù)據(jù)信息。synchronized鎖就是利用Mark Word中的標(biāo)志位來實現(xiàn)的。當(dāng)一個線程獲取鎖時，它會將對象頭中的標(biāo)志位設(shè)置為鎖定狀態(tài)，其他線程在嘗試獲取鎖時，發(fā)現(xiàn)標(biāo)志位已被設(shè)置為鎖定狀態(tài)，就會進(jìn)入等待狀態(tài)，直到鎖被釋放。

使用方法

synchronized可以用來修飾代碼塊和方法，具體用法如下：

代碼塊同步

synchronized (lockObject) {
    // 需要同步的代碼塊
}

其中，lockObject是一個Java對象，用來作為鎖對象。當(dāng)線程進(jìn)入同步塊時，它會嘗試獲取lockObject對象的鎖，如果鎖已被其他線程持有，則該線程會進(jìn)入等待狀態(tài)，直到鎖被釋放。

方法同步

public synchronized void method() {
    // 需要同步的代碼
}

當(dāng)一個線程調(diào)用被synchronized修飾的方法時，它會嘗試獲取當(dāng)前對象的鎖，如果鎖已被其他線程持有，則該線程會進(jìn)入等待狀態(tài)，直到鎖被釋放。需要注意的是，方法同步只對同一對象有效，對不同對象的方法調(diào)用并不會互斥。

代碼示例

下面是一個使用synchronized關(guān)鍵字實現(xiàn)線程同步的示例代碼。該代碼定義了一個Counter類，包含一個count屬性和兩個方法：increment()和decrement()，分別用于對count進(jìn)行加1和減1操作。increment()和decrement()方法都使用synchronized關(guān)鍵字進(jìn)行同步，以確保對count的操作是線程安全的。

public class Counter {
    private int count;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public synchronized void decrement() {
        count--;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

Lock接口

除了synchronized關(guān)鍵字外，Java還提供了Lock接口來實現(xiàn)鎖機(jī)制。相對于synchronized，Lock接口提供了更加靈活的鎖定方式和更加精細(xì)的控制，例如可以實現(xiàn)公平鎖和非公平鎖、可重入鎖等。

原理

Lock接口的實現(xiàn)原理和synchronized類似，都是通過占用對象的鎖來實現(xiàn)同步控制。不同的是，Lock接口提供了更多的方法來控制鎖的獲取和釋放，例如tryLock()方法可以嘗試獲取鎖，如果獲取失敗則不會阻塞線程，而是直接返回。

使用方法

Lock接口的使用相對比較復(fù)雜，需要注意鎖的獲取和釋放時機(jī)，以避免死鎖等問題。下面是一個簡單的Lock接口使用示例：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Counter {
    private int count;
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    public void increment() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void decrement() {
        lock.lock();
        try {
            count--;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

在上述代碼中，我們使用了ReentrantLock類來實現(xiàn)Lock接口。在increment()和decrement()方法中，我們使用了lock()方法獲取鎖，使用了unlock()方法釋放鎖。需要注意的是，為了避免線程因異常而無法釋放鎖，我們將獲取鎖和釋放鎖的代碼放在了try...finally塊中。

公平鎖與非公平鎖

Lock接口的實現(xiàn)可以是公平鎖（FairLock）或非公平鎖（NonFairLock）。公平鎖指的是鎖的獲取是按照請求的先后順序進(jìn)行的，而非公平鎖則不保證鎖的獲取順序。在實際應(yīng)用中，公平鎖可以保證所有線程都有平等的機(jī)會獲取鎖，但是會降低性能，因為線程需要等待前面的線程釋放鎖；而非公平鎖則可能會導(dǎo)致某些線程一直無法獲取鎖，但是會提高性能，因為線程可以不需要等待直接獲取鎖。

可重入鎖

Lock接口還提供了可重入鎖（ReentrantLock），它可以允許一個線程多次獲取同一把鎖。這種鎖機(jī)制可以避免死鎖等問題，并且可以提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。例如，在某個方法中調(diào)用了另一個同步方法，如果使用synchronized關(guān)鍵字，需要在內(nèi)部方法中再次獲取鎖才能保證線程安全；而使用可重入鎖則可以直接調(diào)用。

Lock接口提供了更多的方法來控制鎖的獲取和釋放，例如tryLock()方法可以嘗試獲取鎖，如果獲取失敗則不會阻塞線程，而是直接返回；lockInterruptibly()方法可以在獲取鎖時響應(yīng)中斷，可以有效避免死鎖等問題。

代碼示例

下面是一個使用Lock接口實現(xiàn)讀寫鎖的示例：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class MyReadWriteLock {
    private int value;
    private ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
    private Lock readLock = lock.readLock();
    private Lock writeLock = lock.writeLock();

    public int getValue() {
        readLock.lock();
        try {
            return value;
        } finally {
            readLock.unlock();
        }
    }

    public void setValue(int value) {
        writeLock.lock();
        try {
            this.value = value;
        } finally {
            writeLock.unlock();
        }
    }
}

在上述代碼中，我們使用了ReentrantReadWriteLock類來實現(xiàn)讀寫鎖。讀寫鎖可以同時支持多個讀操作，但只能有一個寫操作，因此可以提高代碼的并發(fā)性能。在getValue()方法中，我們使用了讀鎖來獲取當(dāng)前的value值，而在setValue()方法中，我們使用了寫鎖來設(shè)置新的value值。

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