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在 Java 中,锁(Lock)是用于控制多线程对共享资源访问的机制,确保线程安全。Java 提供了多种锁机制,主要包括以下几种:
1. synchronized
关键字
synchronized
是 Java 中最基本的锁机制,可以用于方法或代码块。
用法
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修饰实例方法:锁住当前对象实例。
public synchronized void method() {// 线程安全的代码 }
-
修饰静态方法:锁住当前类的 Class 对象。
public static synchronized void staticMethod() {// 线程安全的代码 }
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修饰代码块:锁住指定对象。
public void method() {synchronized (this) { // 锁住当前对象// 线程安全的代码} }
特点
-
简单易用,无需手动释放锁。
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不支持超时、中断等高级功能。
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性能较低,适合简单的同步场景。
2. ReentrantLock
ReentrantLock
是 java.util.concurrent.locks
包中的锁实现,提供了比 synchronized
更强大的功能。
用法
import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class Example {private final Lock lock = new ReentrantLock();public void method() {lock.lock(); // 加锁try {// 线程安全的代码} finally {lock.unlock(); // 释放锁}} }
特点
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支持可重入(同一个线程可以多次获取锁)。
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支持公平锁和非公平锁(默认是非公平锁)。
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支持超时获取锁、可中断获取锁等高级功能。
if (lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) { // 尝试获取锁,最多等待 1 秒try {// 线程安全的代码} finally {lock.unlock();} } else {// 未获取到锁的处理逻辑 }
3. ReadWriteLock
ReadWriteLock
是一种读写锁,允许多个读线程同时访问,但写线程独占访问。
用法
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;public class Example {private final ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();public void readMethod() {rwLock.readLock().lock(); // 加读锁try {// 读操作} finally {rwLock.readLock().unlock(); // 释放读锁}}public void writeMethod() {rwLock.writeLock().lock(); // 加写锁try {// 写操作} finally {rwLock.writeLock().unlock(); // 释放写锁}} }
特点
-
读写分离,提高并发性能。
-
写锁是独占锁,读锁是共享锁。
4. StampedLock
StampedLock
是 Java 8 引入的一种更高效的读写锁,支持乐观读锁。
用法
import java.util.concurrent.locks.StampedLock;public class Example {private final StampedLock stampedLock = new StampedLock();public void readMethod() {long stamp = stampedLock.tryOptimisticRead(); // 尝试乐观读// 读操作if (!stampedLock.validate(stamp)) { // 检查是否被写操作修改stamp = stampedLock.readLock(); // 获取悲观读锁try {// 读操作} finally {stampedLock.unlockRead(stamp); // 释放读锁}}}public void writeMethod() {long stamp = stampedLock.writeLock(); // 获取写锁try {// 写操作} finally {stampedLock.unlockWrite(stamp); // 释放写锁}} }
特点
-
支持乐观读锁,减少锁竞争。
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比
ReadWriteLock
性能更高,但使用更复杂。
5. 其他锁
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Condition
:与ReentrantLock
配合使用,实现线程间的等待/通知机制。Lock lock = new ReentrantLock(); Condition condition = lock.newCondition();lock.lock(); try {condition.await(); // 等待condition.signal(); // 唤醒 } finally {lock.unlock(); }
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Semaphore
:信号量,用于控制同时访问资源的线程数量。Semaphore semaphore = new Semaphore(10); // 允许 10 个线程同时访问 semaphore.acquire(); // 获取许可 try {// 访问资源 } finally {semaphore.release(); // 释放许可 }
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CountDownLatch
:倒计时锁,用于等待多个线程完成任务。CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3); // 需要等待 3 个线程 latch.await(); // 等待 latch.countDown(); // 完成任务
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CyclicBarrier
:循环屏障,用于多个线程相互等待。CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3); // 3 个线程相互等待 barrier.await(); // 等待其他线程
总结
锁机制 | 特点 |
---|---|
synchronized | 简单易用,性能较低,适合简单场景。 |
ReentrantLock | 功能强大,支持可重入、公平锁、超时、中断等。 |
ReadWriteLock | 读写分离,提高并发性能。 |
StampedLock | 高性能读写锁,支持乐观读锁。 |
Condition | 与 ReentrantLock 配合使用,实现线程间通信。 |
Semaphore | 控制同时访问资源的线程数量。 |
CountDownLatch | 等待多个线程完成任务。 |
CyclicBarrier | 多个线程相互等待。 |
根据具体需求选择合适的锁机制。对于高并发场景,推荐使用 ReentrantLock
或 StampedLock
。