1分钟快速了解——Java几种常见的锁

最新推荐文章于 2025-12-09 16:25:48 发布
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#java #jvm #开发语言

  • 乐观锁
  • 悲观锁
  • 公平锁
  • 非公平锁
  • 可重入锁
  • 独占锁（写锁）
  • 共享锁（写锁）

乐观锁（自旋锁）：认为共享资源每次被访问都不会出现安全问题，无需加锁。

CAS算法和版本号法就是乐观锁的具体实现。

CAS只有当旧值和预期值一样，再将旧值更新为新值。但是CAS存在ABA问题，即对数据进行修改，随后又复原为原值的问题。解决这一问题可以使用版本号法。

悲观锁：认为共享资源每次被访问时都会出现安全问题，故每次获取资源都需要上锁。

synchronized和ReentrantLock等独占锁都是悲观锁。

公平锁：锁被释放后，先申请的线程先获得锁。性能比较差，因为CPU唤醒线程具有一定的开销。

非公平锁：锁被释放后，后申请的线程可能先后去锁，是随机的或者按照优先级排序的。性能更好，因为减少了CPU唤醒线程的开销。但是也可能导致饥饿现象（某些线程永远获取不到锁）。

ReentrantLock默认创建的是非公平锁，可以通过其构造器传参创建公平锁和非公平锁。
true：公平锁
false：非公平锁

可重入锁：一个线程可以多次获取同一个锁。如一个线程获得了一个锁，这时锁还没有释放，而线程想要再次获取锁是可以的，如果是不可重入锁，就会导致死锁。

synchronized和ReentrantLock都是可重入锁。

独占锁（写锁）：最多只能同时被一个线程获取。

共享锁（读锁）：可以同时被多个线程获取。

synchronized和ReentrantLock的区别

区别synchronizedReentrantLock
加锁、解锁自动手动，配合try、finally语句块实现
中断等待锁的线程不可中断能够中断
超时等待不支持支持
支持公平/非公平锁非公平锁构造方法工作两种锁

synchronized的锁升级

过程：偏向锁—>轻量级锁—>重量级锁

偏向锁：jdk8默认是轻量级锁，但如果设定了 -XX:BiasedLockingStartupDelay = 0 ，则会获得一把偏向锁，并且锁对象的markword会记录偏向锁线程ID。

轻量级锁：当下一个线程竞争偏向锁时，会判断markword中的偏向锁ID是否为当前线程，如果不相等，偏向锁就会升级会轻量级锁。每个线程再通过CAS自旋的操作获取锁。

重量级锁：如果锁竞争加剧（线程自旋次数获自旋线程数超过某个阈值），轻量级锁升级为重量级锁。申请资源的线程会被挂起，进入到操作系统内核态的等待队列中，等待操作系统调度，然后映射回用户态。

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Java 中的“锁”是用于控制多个线程对共享资源并发访问的同步机制。根据使用场景和实现方式的不同，Java 提供了多种类型的锁，主要可以分为以下几类： --- ### ✅ 一、按语言层级分类 | 类型 | 说明 | |------|------| | **synchronized 关键字** | JVM 内置的隐式锁（也叫监视器锁 Monitor Lock），最基础的同步机制 | | **ReentrantLock** | `java.util.concurrent.locks.Lock` 接口的实现，显式锁，功能更强大 | | **其他显式锁** | 如 `ReadWriteLock`、`StampedLock` 等 | --- ## 🔐 Java 主要锁类型详解 ### 1. **synchronized 锁（内置锁 / Monitor 锁）** - 自动获取与释放，无需手动控制 - 可修饰：方法、代码块 - 原理：每个对象都有一个 monitor（监视器），线程进入 synchronized 区域前必须获得该 monitor ```java // 同步方法 public synchronized void method() { ... } // 同步代码块 synchronized(this) { // 临界区 } ``` ✅ 特点： - 重入性（可重入） - 非公平锁（但JVM优化后可能有偏向） - 不支持超时、中断等高级操作 --- ### 2. **ReentrantLock（可重入锁）** - 显式锁，需手动加锁/解锁 - 实现了 `Lock` 接口 - 支持公平锁和非公平锁（默认是非公平） ```java private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); public void method() { lock.lock(); // 手动加锁 try { // 临界区 } finally { lock.unlock(); // 必须在finally中释放 } } ``` ✅ 优势： - 支持公平锁 - 支持尝试获取锁（`tryLock()`） - 支持中断等待（`lockInterruptibly()`） - 支持超时（`tryLock(timeout, unit)`） --- ### 3. **ReentrantReadWriteLock（读写锁）** - 分为读锁和写锁 - 多个线程可同时持有读锁（读读不互斥） - 写锁是独占的（写时不能读也不能写） ```java private final ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock(); private final Lock readLock = rwLock.readLock(); private final Lock writeLock = rwLock.writeLock(); public void read() { readLock.lock(); try { // 读操作 } finally { readLock.unlock(); } } public void write() { writeLock.lock(); try { // 写操作 } finally { writeLock.unlock(); } } ``` 📌 适用场景：读多写少（如缓存） --- ### 4. **StampedLock（JDK 8 引入）** - 更高性能的读写锁变体 - 使用“戳记（stamp）”机制避免一些锁冲突 - 支持三种模式： - **写锁（writeLock）** - **悲观读锁（readLock）** - **乐观读（optimisticRead）** ```java private final StampedLock stampedLock = new StampedLock(); // 乐观读示例 long stamp = stampedLock.tryOptimisticRead(); if (!dataValid()) { // 升级为悲观读 stamp = stampedLock.readLock(); } try { // 使用数据 } finally { if (StampedLock.isWriteLockStamp(stamp)) { stampedLock.unlock(stamp); } } ``` ⚠️ 注意：乐观读不能直接调用 unlock，需要判断是否升级。 --- ### 5. **Condition（条件变量）配合 Lock 使用** - 类似于 `Object.wait()` / `notify()`，但更灵活 - 每个 `Lock` 可创建多个 `Condition`，实现精确唤醒 ```java private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); private final Condition notFull = lock.newCondition(); private final Condition notEmpty = lock.newCondition(); ``` 📌 常用于生产者-消费者模型。 --- ### 6. **其他特殊用途锁** | 锁类型 | 说明 | |--------|------| | **Semaphore（信号量）** | 控制同时访问资源的线程数量（限流），不是传统意义上的“锁” | | **CountDownLatch** | 等待一组操作完成后再继续，用于协调线程 | | **CyclicBarrier** | 多个线程互相等待到达某个点再一起继续 | | **Phaser** | 更灵活的同步屏障（JDK 7+） | > ❗ 这些不属于“互斥锁”，而是**同步辅助工具**，但常被归类讨论。 --- ### ✅ 按特性分类总结 | 锁类型 | 是否可重入 | 是否公平 | 是否显式 | 适用场景 | |--------|------------|----------|-----------|------------| | `synchronized` | ✅ 是 | ❌ 否（偏斜优化） | ❌ 隐式 | 简单同步 | | `ReentrantLock` | ✅ 是 | ✅ 可设置 | ✅ 显式 | 高级控制需求 | | `ReentrantReadWriteLock` | ✅ 是 | ✅ 可设置 | ✅ 显式 | 读多写少 | | `StampedLock` | ✅ 是 | ❌ 否 | ✅ 显式 | 高性能读写场景 | | `Semaphore` | ❌ 否 | ✅ 可设置 | ✅ 显式 | 资源池/限流 | --- ### ✅ 总结：Java 中常见的“锁”有哪些？ 1. **synchronized** —— 内置锁，简单高效 2. **ReentrantLock** —— 显式可重入锁，功能丰富 3. **ReentrantReadWriteLock** —— 读写分离锁 4. **StampedLock** —— 高性能读写锁（推荐替代读写锁） 5. **Condition** —— 条件变量，配合 Lock 实现复杂协作 6. **Semaphore / CountDownLatch / CyclicBarrier** —— 同步工具（非互斥锁） ---
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