java多线程中的各种锁及使用场景-优快云博客

仅供参考

对比表

锁类型	是否可重入	是否公平	是否支持超时/中断	读写分离	适用场景
synchronized	是	否（JVM 优化后近似公平）	否	否	简单同步
ReentrantLock	是	可选	是	否	高级控制、公平性
ReentrantReadWriteLock	是	可选	是	是	读多写少
StampedLock	否	否	是（部分）	是（含乐观读）	高性能读多写少
原子类（CAS）	—	—	—	—	无锁并发更新（计数器等）

一、内置锁（Intrinsic Lock / Monitor Lock）

1. `synchronized` 关键字

原理：基于 JVM 的 monitor（监视器）机制。
作用范围：
- 方法级别（实例方法、静态方法）
- 代码块（指定对象作为锁）

java

编辑

public synchronized void method() { ... } // 锁当前对象（this）

public static synchronized void staticMethod() { ... } // 锁类对象（Class）

synchronized (lockObject) { ... } // 显式指定锁对象

✅ 使用场景：

简单的线程安全需求。
不需要高级功能（如超时、可中断、公平性等）。
性能要求不高但追求代码简洁和可靠性。

❌ 缺点：

不支持尝试获取锁（tryLock）、超时、中断。
无法实现读写分离（即不能区分读/写操作）。
锁粒度较粗，容易造成性能瓶颈。

二、显式锁（Explicit Lock）

来自 java.util.concurrent.locks 包，主要接口为 Lock。

2.1 `ReentrantLock`（可重入锁）

特点：
- 可重入（同一线程可多次获取同一把锁）。
- 支持公平/非公平模式（默认非公平）。
- 支持 tryLock()、lockInterruptibly()、tryLock(timeout)。
- 必须手动 unlock()（通常在 finally 块中释放）。

java

编辑

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); // true 表示公平锁
lock.lock();
try {
    // 临界区
} finally {
    lock.unlock();
}

✅ 使用场景：

需要更灵活的锁控制（如超时、中断响应）。
高并发下需要优化锁竞争（例如配合 Condition 实现生产者-消费者模型）。
需要公平调度（如防止线程饥饿）。

❌ 注意：

容易忘记释放锁，导致死锁或资源泄漏。
性能略低于 synchronized（JVM 对 synchronized 有大量优化）。

三、读写锁（Read-Write Lock）

3.1 `ReentrantReadWriteLock`

特点：
- 分为读锁（共享）和写锁（独占）。
- 多个线程可同时持有读锁；但写锁是互斥的。
- 读-读不互斥，读-写、写-写互斥。

java

编辑

ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
Lock readLock = rwLock.readLock();
Lock writeLock = rwLock.writeLock();

// 读操作
readLock.lock();
try { /* 读 */ } finally { readLock.unlock(); }

// 写操作
writeLock.lock();
try { /* 写 */ } finally { writeLock.unlock(); }

✅ 使用场景：

读多写少的场景（如缓存、配置管理）。
需要提高并发读性能。

❌ 注意：

写线程可能“饥饿”（尤其在高并发读时），可通过公平策略缓解。
不支持锁升级（不能在持有读锁时直接获取写锁）。

四、乐观锁 vs 悲观锁（思想层面）

虽然不是具体类，但在 Java 并发中广泛应用：

4.1 悲观锁（Pessimistic Locking）

假设会发生冲突，总是加锁。
如：synchronized、ReentrantLock。

4.2 乐观锁（Optimistic Locking）

假设不会冲突，只在提交时检查是否被修改。
典型实现：CAS（Compare-And-Swap） + 版本号/时间戳。

应用：

AtomicInteger、AtomicReference 等原子类。
StampedLock（见下文）也支持乐观读。

五、`StampedLock`（Java 8 引入）

特点：
- 支持三种模式：写锁、悲观读锁、乐观读。
- 乐观读不加锁，通过 stamp 验证数据是否被修改。
- 性能优于 ReentrantReadWriteLock（尤其在读多写少且写不频繁时）。

java

编辑

StampedLock sl = new StampedLock();

long stamp = sl.tryOptimisticRead();
// 执行读操作
if (!sl.validate(stamp)) {
    // 乐观读失败，升级为悲观读
    stamp = sl.readLock();
    try {
        // 重新读
    } finally {
        sl.unlockRead(stamp);
    }
}