潍坊网站建设平台,网站图片模板,微信网页制作网站,百度写一篇文章多少钱在并发编程中#xff0c;锁 是用于控制多个线程对共享资源进行访问的工具。Java提供了多种锁机制#xff0c;从最基础的 synchronized 到高级的 ReentrantLock#xff0c;这些锁帮助我们确保线程安全#xff0c;并能有效避免数据竞争和死锁问题。
1. synchronized 关键字…在并发编程中锁 是用于控制多个线程对共享资源进行访问的工具。Java提供了多种锁机制从最基础的 synchronized 到高级的 ReentrantLock这些锁帮助我们确保线程安全并能有效避免数据竞争和死锁问题。
1. synchronized 关键字
synchronized 是Java中最简单的锁机制。它可以锁住方法或者代码块确保某个线程在访问共享资源时其他线程无法访问同一个资源。
示例代码同步方法
public class SynchronizedExample {public synchronized void synchronizedMethod() {System.out.println(Thread Thread.currentThread().getName() is executing synchronized method.);}
}在上述代码中synchronizedMethod 方法被 synchronized 关键字修饰意味着同一时间只能有一个线程执行该方法。
示例代码同步代码块
public class SynchronizedBlockExample {private final Object lock new Object();public void synchronizedBlock() {synchronized (lock) {System.out.println(Thread Thread.currentThread().getName() is executing synchronized block.);}}
}使用同步代码块可以灵活地锁定某个对象如上例中的 lock只锁住需要保护的部分而不是整个方法。
锁的粒度问题
synchronized 锁的粒度较粗可能会导致性能瓶颈。对于更复杂的并发场景ReentrantLock 等更灵活的锁机制是更好的选择。
2. ReentrantLock
ReentrantLock 是 Java java.util.concurrent.locks 包中的高级锁它提供了更丰富的功能如公平锁、可重入性、可中断锁 等。
2.1 基本使用
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class ReentrantLockExample {private final ReentrantLock lock new ReentrantLock();public void execute() {lock.lock(); // 获取锁try {System.out.println(Thread Thread.currentThread().getName() is executing.);} finally {lock.unlock(); // 释放锁}}
}在这个例子中我们显式地调用 lock.lock() 来获取锁并在 finally 中确保锁会被释放以防止因异常导致死锁。
2.2 公平锁
默认情况下ReentrantLock 是非公平锁即等待时间长的线程不一定优先获得锁。你可以通过构造函数指定是否为公平锁
ReentrantLock fairLock new ReentrantLock(true); // 公平锁公平锁确保先请求锁的线程先获得锁但相对性能较低。
3. ReadWriteLock
ReadWriteLock 是一种更细粒度的锁它允许多个读线程同时访问共享资源但在有写操作时写线程会独占资源。典型的实现是 ReentrantReadWriteLock。
示例代码
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;public class ReadWriteLockExample {private final ReentrantReadWriteLock rwLock new ReentrantReadWriteLock();public void read() {rwLock.readLock().lock();try {System.out.println(Thread Thread.currentThread().getName() is reading.);} finally {rwLock.readLock().unlock();}}public void write() {rwLock.writeLock().lock();try {System.out.println(Thread Thread.currentThread().getName() is writing.);} finally {rwLock.writeLock().unlock();}}
}这种锁的优势在于读操作不互斥当多个线程只读数据时能够提高系统的吞吐量。但在写操作时所有的读操作会被阻塞确保数据的一致性。
4. 锁优化技术
4.1 偏向锁
偏向锁 是Java的轻量级锁优化策略。它假定大多数情况下锁不会被多个线程竞争因此第一次获取锁时锁会偏向获取锁的线程。如果没有其他线程竞争这个线程之后获取锁的代价几乎为零。
偏向锁适用于线程独占资源的场景而不适用于高并发的竞争场景。
4.2 自旋锁
自旋锁 是通过让线程循环等待一段时间而不立即进入阻塞状态来减少上下文切换的开销。在高并发的环境中如果线程持有锁的时间非常短自旋锁可以提高性能。
Java在ReentrantLock的实现中结合了自旋锁的概念当锁的竞争不激烈时避免线程进入阻塞状态。
4.3 Lock Support
Java还提供了 LockSupport 类用于线程的挂起和唤醒。这是实现高级并发工具如CountDownLatch、CyclicBarrier等的基础。
5. 总结
synchronized简单易用适合基本的锁定需求但灵活性较差。ReentrantLock提供更丰富的功能如可重入、锁超时、公平锁等适用于复杂的并发场景。ReadWriteLock读写分离提高读多写少场景下的并发性能。锁优化如偏向锁、自旋锁、Lock Support等技术提高了锁的性能适用于特定场景。
Java的锁机制虽然功能强大但在实际开发中我们需要根据具体场景选择合适的锁并合理使用以避免锁的滥用带来的性能问题。
