并发编程锁机制详解

📕我是廖志伟，一名Java开发工程师、《Java项目实战——深入理解大型互联网企业通用技术》（基础篇）、（进阶篇）、（架构篇）、《解密程序员的思维密码——沟通、演讲、思考的实践》作者、清华大学出版社签约作家、Java领域优质创作者、优快云博客专家、阿里云专家博主、51CTO专家博主、产品软文专业写手、技术文章评审老师、技术类问卷调查设计师、幕后大佬社区创始人、开源项目贡献者。

📘拥有多年一线研发和团队管理经验，研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、SpringMVC、SpringCloud、Mybatis、Dubbo、Zookeeper)，消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RocketMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。

📙不定期分享高并发、高可用、高性能、微服务、分布式、海量数据、性能调优、云原生、项目管理、产品思维、技术选型、架构设计、求职面试、副业思维、个人成长等内容。

💡在这个美好的时刻，笔者不再啰嗦废话，现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来，我将为大家呈现正文内容。

🌟 并发编程核心知识点：Lock接口详解

🍊 锁的基本概念

锁是并发编程中用于控制多个线程访问共享资源的一种机制。在多线程环境中，锁可以保证同一时刻只有一个线程能够访问共享资源，从而避免数据竞争和条件竞争。

锁的基本概念：通过锁定和解锁操作，控制线程对共享资源的访问。这种机制在数据库连接、文件读写等场景中尤为重要。在Java中，synchronized关键字是实现锁的基本功能的关键字。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
锁的基本概念	用于控制对共享资源的访问，如数据库连接、文件读写等	保证了线程安全，避免了数据竞争	在Java中，使用synchronized关键字实现锁的基本功能

🍊 锁的粒度

锁的粒度指的是锁控制的资源范围。根据锁的粒度，可以将锁分为细粒度锁和粗粒度锁。

锁的粒度：细粒度锁控制对共享资源的细粒度访问；粗粒度锁控制对共享资源的粗粒度访问。细粒度锁可以提高并发性能，但实现复杂；粗粒度锁实现简单，但并发性能较差。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
锁的粒度	细粒度锁：控制对共享资源的细粒度访问；粗粒度锁：控制对共享资源的粗粒度访问	细粒度锁可以提高并发性能，但实现复杂；粗粒度锁实现简单，但并发性能较差	在Java中，使用ReentrantLock实现细粒度锁；使用synchronized实现粗粒度锁

🍊 锁的类型

锁的类型主要分为可重入锁、公平锁、非公平锁、读写锁等。

锁的类型：可重入锁允许多个线程重复进入锁保护的代码块；公平锁按照请求锁的顺序获取锁；非公平锁不保证按照请求锁的顺序获取锁；读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
锁的类型	可重入锁：允许多个线程重复进入锁保护的代码块；公平锁：按照请求锁的顺序获取锁；非公平锁：不保证按照请求锁的顺序获取锁；读写锁：允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源	可重入锁可以提高并发性能，但实现复杂；公平锁保证了线程的公平性，但可能导致性能下降；非公平锁性能较好，但可能导致线程饥饿；读写锁提高了并发性能，但实现复杂	在Java中，ReentrantLock、ReadWriteLock等都是锁的类型

🍊 锁的公平性

锁的公平性指的是锁是否按照请求锁的顺序分配给线程。公平锁保证了线程的公平性，但可能导致性能下降；非公平锁性能较好，但可能导致线程饥饿。

锁的公平性：公平锁保证线程的公平性；非公平锁提高并发性能。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
锁的公平性	公平锁：保证线程的公平性；非公平锁：提高并发性能	公平锁可能导致性能下降；非公平锁可能导致线程饥饿	在Java中，ReentrantLock提供了公平锁和非公平锁的实现

🍊 锁的释放

锁的释放是指线程在完成对共享资源的访问后，释放锁资源，以便其他线程可以获取锁。

锁的释放：在finally块中释放锁，保证在异常情况下也能释放锁资源。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
锁的释放	保证在异常情况下也能释放锁资源	需要编写额外的代码来释放锁	在Java中，使用try-finally语句块释放锁

🍊 锁的竞争

锁的竞争是指多个线程同时请求获取锁。锁的竞争可能导致线程饥饿，影响程序性能。

锁的竞争：锁的竞争可能导致线程饥饿。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
锁的竞争	在高并发场景下，锁的竞争可能导致性能下降	需要合理设计锁策略，避免锁竞争	在Java中，使用ReentrantLock的tryLock方法尝试获取锁

🍊 锁的饥饿

锁的饥饿是指线程在长时间内无法获取到锁。锁的饥饿可能导致某些线程无法执行，影响程序性能。

锁的饥饿：锁的饥饿可能导致某些线程无法执行。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
锁的饥饿	在高并发场景下，锁的饥饿可能导致性能下降	需要合理设计锁策略，避免锁饥饿	在Java中，使用ReentrantLock的tryLock方法尝试获取锁

🍊 锁的效率

锁的效率是指锁在保证线程安全的同时，对程序性能的影响。锁的效率取决于锁的类型、粒度等因素。

锁的效率：锁的效率取决于锁的类型、粒度等因素。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
锁的效率	在高并发场景下，锁的效率对程序性能有重要影响	需要合理选择锁的类型和粒度，以提高程序性能	在Java中，使用ReentrantLock和ReadWriteLock可以提高程序性能

🍊 锁的适用场景

锁的适用场景取决于具体的应用场景和需求。

锁的适用场景：根据具体的应用场景和需求选择合适的锁。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
锁的适用场景	在需要保证线程安全的情况下，选择合适的锁	需要根据具体场景选择合适的锁	在Java中，根据需求选择synchronized、ReentrantLock、ReadWriteLock等锁

🍊 锁的注意事项

在使用锁时，需要注意以下事项：

锁的注意事项：避免死锁、避免锁竞争、避免锁饥饿等。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
锁的注意事项	在使用锁时，需要注意避免死锁、锁竞争、锁饥饿等问题	需要合理设计锁策略，避免出现这些问题	在Java中，使用tryLock方法尝试获取锁，避免死锁

🍊 同类型技术对比

🎉 1. Synchronized关键字

synchronized关键字是Java中实现锁的一种方式，它是一种隐式锁。

synchronized关键字：隐式锁，通过关键字实现锁的功能。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
Synchronized关键字	用于控制对共享资源的访问	实现简单，但性能较差	在Java中，使用synchronized关键字实现锁

🎉 2. ReentrantLock

ReentrantLock是Java中的一种可重入锁，它是一种显式锁。

ReentrantLock：可重入锁，通过显式锁实现锁的功能。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
ReentrantLock	用于控制对共享资源的访问	性能较好，但实现复杂	在Java中，使用ReentrantLock实现锁

🎉 3. ReadWriteLock

ReadWriteLock是Java中的一种读写锁，允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。

ReadWriteLock：读写锁，允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
ReadWriteLock	用于需要读写分离的场景	性能较好，但实现复杂	在Java中，使用ReadWriteLock实现读写锁

🎉 4. Condition

Condition是Java中的一种条件队列，用于线程间的通信。

Condition：条件队列，用于线程间的通信。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
Condition	用于线程间的同步和通信	实现复杂，但功能强大	在Java中，使用Condition实现线程间的通信

🎉 5. CountDownLatch

CountDownLatch是一种计数器，用于线程间的同步。

CountDownLatch：计数器，用于线程间的同步。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
CountDownLatch	用于线程间的同步	实现简单，但功能有限	在Java中，使用CountDownLatch实现线程间的同步

🎉 6. Semaphore

Semaphore是一种信号量，用于控制对共享资源的访问。

Semaphore：信号量，用于控制对共享资源的访问。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
Semaphore	用于控制对共享资源的访问	实现简单，但功能有限	在Java中，使用Semaphore实现信号量

🎉 7. CyclicBarrier

CyclicBarrier是一种循环屏障，用于线程间的同步。

CyclicBarrier：循环屏障，用于线程间的同步。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
CyclicBarrier	用于线程间的同步	实现简单，但功能有限	在Java中，使用CyclicBarrier实现线程间的同步

🎉 8. Phaser

Phaser是一种可重入屏障，用于线程间的同步。

Phaser：可重入屏障，用于线程间的同步。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
Phaser	用于线程间的同步	实现复杂，但功能强大	在Java中，使用Phaser实现线程间的同步

🎉 9. Exchanger

Exchanger是一种线程间交换数据的机制。

Exchanger：线程间交换数据的机制。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
Exchanger	用于线程间交换数据	实现简单，但功能有限	在Java中，使用Exchanger实现线程间交换数据

🎉 10. 同步器框架（如AQS）

同步器框架是一种用于实现锁和同步机制的框架。

同步器框架：用于实现锁和同步机制的框架。

技术原理	应用场景	优势与局限	实际案例
同步器框架	用于实现锁和同步机制	实现复杂，但功能强大	在Java中，使用AQS实现锁和同步机制

博主分享

📥博主的人生感悟和目标

📙经过多年在优快云创作上千篇文章的经验积累，我已经拥有了不错的写作技巧。同时，我还与清华大学出版社签下了四本书籍的合约，并将陆续出版。

• 《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》基础篇的购书链接：https://item.jd.com/14152451.html
• 《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》基础篇繁体字的购书链接：http://product.dangdang.com/11821397208.html
• 《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》进阶篇的购书链接：https://item.jd.com/14616418.html
• 《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》架构篇待上架
• 《解密程序员的思维密码--沟通、演讲、思考的实践》购书链接：https://item.jd.com/15096040.html

面试备战资料

八股文备战

场景	描述	链接
时间充裕（25万字）	Java知识点大全（高频面试题）	Java知识点大全
时间紧急（15万字）	Java高级开发高频面试题	Java高级开发高频面试题

理论知识专题（图文并茂，字数过万）

技术栈	链接
RocketMQ	RocketMQ详解
Kafka	Kafka详解
RabbitMQ	RabbitMQ详解
MongoDB	MongoDB详解
ElasticSearch	ElasticSearch详解
Zookeeper	Zookeeper详解
Redis	Redis详解
MySQL	MySQL详解
JVM	JVM详解

集群部署（图文并茂，字数过万）

技术栈	部署架构	链接
MySQL	使用Docker-Compose部署MySQL一主二从半同步复制高可用MHA集群	Docker-Compose部署教程
Redis	三主三从集群（三种方式部署/18个节点的Redis Cluster模式）	三种部署方式教程
RocketMQ	DLedger高可用集群（9节点）	部署指南
Nacos+Nginx	集群+负载均衡（9节点）	Docker部署方案
Kubernetes	容器编排安装	最全安装教程

开源项目分享

项目名称	链接地址
高并发红包雨项目	https://gitee.com/java_wxid/red-packet-rain
微服务技术集成demo项目	https://gitee.com/java_wxid/java_wxid

管理经验

【公司管理与研发流程优化】针对研发流程、需求管理、沟通协作、文档建设、绩效考核等问题的综合解决方案：https://download.youkuaiyun.com/download/java_wxid/91148718

希望各位读者朋友能够多多支持！

现在时代变了，信息爆炸，酒香也怕巷子深，博主真的需要大家的帮助才能在这片海洋中继续发光发热，所以，赶紧动动你的小手，点波关注❤️，点波赞👍，点波收藏⭐，甚至点波评论✍️，都是对博主最好的支持和鼓励！

• 💂 博客主页： Java程序员廖志伟
• 👉 开源项目：Java程序员廖志伟
• 🌥 哔哩哔哩：Java程序员廖志伟
• 🎏 个人社区：Java程序员廖志伟
• 🔖 个人微信号： SeniorRD

🔔如果您需要转载或者搬运这篇文章的话，非常欢迎您私信我哦~