Lock(锁)

一、Lock

  • 从JDK 5.0开始,Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当
  • java.util. concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问,每次只能有一个线程对Lock对象加锁,线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象
  • ReentrantLock类实现了Lock ,它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义,在实现线程安全的控制中,比较常用的是ReentrantLock, 可以显式加锁、释放锁。

二、测试

package com.massimo.threadsyn;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

//测试lock锁
public class TestLock {
    public static void main(String[] args) {
        TestLock2 testLock2 = new TestLock2();

        new Thread(testLock2).start();
        new Thread(testLock2).start();
        new Thread(testLock2).start();
    }
}

class TestLock2 implements Runnable{

    int ticketNums = 10;

    //定义lock锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                lock.lock();//加锁
                if (ticketNums > 0){
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(ticketNums--);
                }else {
                    break;
                }
            }finally {
                //解锁
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

.效果:
在这里插入图片描述

三、synchronized与Lock的对比

  • Lock是显式锁(手动开启和关闭锁,别忘记关闭锁) synchronized是隐式锁, 出了作用域自动释放
  • Lock只有代码块锁,synchronized有代码块锁和方法锁
  • 使用Lock锁,JVM将花费较少的时间来调度线程,性能更好。并且具有更好的扩展性(提供更多的子类)

优先使用顺序:
Lock > 同步代码块(已经进入了方法体,分配了相应资源) > 同步方法(在方法体之外)

### Lock 机制原理 Lock机制提供了一种更为灵活和强大的同步控制手段。相比于`synchronized`关键字,Lock接口允许程序更加精细地控制定行为[^2]。 #### 加与解 Lock实现类的必须显式调用加(`lock()`)、释放(`unlock()`)的方法,并且这两个操作应当成对出现。这种设计使得开发者可以在更细粒度上管理资源访问权限,提高并发性能的同时降低了死风险。 ```java ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); try { lock.lock(); // 显式请求获得 } finally { lock.unlock(); // 确保最终能释放 } ``` #### 可中断 除了基本功能外,某些类型的Lock还支持带超时参数或者可响应线程中断的方式去尝试获取——即所谓的“可中断”。这种方式对于长时间等待无法取得的情况特别有用,因为它可以让其他重要任务有机会被执行而不至于被无限期挂起。 ```java if (lock.tryLock(10, TimeUnit.SECONDS)) { try { // 执行临界区代码... } finally { lock.unlock(); } } else { System.out.println("未能及时得到"); } ``` #### 自旋 当多个线程竞争同一把时,为了避免因频繁上下文切换造成的效率损失,在短时间内快速轮询检查是否可以获得成为一种优化策略,这就是所谓自旋的工作模式。它通常适用于持有时间非常短的情景下,因为此时即使发生冲突也能很快解决并继续执行下去[^3]。 #### 升级流程 JVM中的存在四种状态:无态 -> 偏向 -> 轻量级 -> 重量级。随着争用程度增加逐步提升至更高层次直至达到完全互斥的状态;其中偏向旨在减少同一线程重复获取相同对象监视器的成本,而轻量级则是为了处理不同步情况下尽可能降低开销所采取的一种折衷方案。 ### 实现自定义 构建自己的逻辑不仅有助于加深理解标准库所提供的工具背后运作规律,而且有时也是满足特定应用场景需求的有效途径之一。例如,在高并发环境中可能需要针对具体业务特点定制化一套高效可靠的同步机制[^1]。 ```python import threading class CustomLock: def __init__(self): self._state = False def acquire(self): while not self._state and not self.attempt_acquire(): pass def attempt_acquire(self) -> bool: """Try to set _state from False to True atomically.""" return atomic_compare_and_swap(self._state, expected=False, updated=True) def release(self): global _state _state = False ```
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