Java中有多少种锁？

Java中有多少种锁？

 

同学们，今天咱们聊聊Java里的“锁”。别害怕，咱们不是在研究门锁，而是Java并发编程中的各种锁机制。

 

说到锁，有的同学可能会头大：“锁这个东西太难了，每次学完过几天就忘了，还搞得代码跟一锅粥似的。”别急，老韩今天不但帮你梳理清楚Java中到底有多少种锁，还教你一套学习方法，让你学完就能运用，而且不容易遗忘！

 

来，抓紧你的板凳，带着脑袋里的那些“死锁”和“读写锁”，跟老韩开锁去了。

 

锁的作用是什么？

 

锁这个概念，最早来源于生活。想象一下，家里有个大门，如果没上锁，外面的人可以随便进来，那就乱套了。同理，在Java多线程中，如果多个线程同时访问同一段代码或数据，没有“锁”来约束，结果就是数据乱飞，Bug满天。

 

为什么需要锁？

 

• 保证数据安全：多个线程操作同一数据时，锁可以防止数据被“搞乱”。

• 实现同步控制：线程需要按照特定顺序执行时，锁可以帮忙“排队”。

 

Java中有多少种锁？

 

说到Java的锁，种类还真不少，但大致可以分为以下几类，咱们一一来说：

 

1. 偏向锁、轻量级锁和重量级锁

 

这三个锁是synchronized的核心机制，也是Java虚拟机层面的优化。

• 偏向锁：适合线程竞争少的场景，比如某个线程连续操作同一个锁对象时，锁直接“偏向”这个线程，无需加锁和解锁。

• 轻量级锁：多个线程访问同一个锁对象，但互相之间并没有频繁争抢时，轻量级锁上场。它通过CAS（Compare-And-Swap）操作来实现“乐观锁”，减少性能开销。

• 重量级锁：线程争抢激烈时，轻量级锁会升级为重量级锁，直接阻塞线程，等待唤醒。

 

老韩总结：锁的重量级别越低，性能越高，但适用场景更窄。

 

2. ReentrantLock（可重入锁）

 

ReentrantLock 是 java.util.concurrent.locks 包中的明星锁，它比 synchronized 更灵活。关键特性包括：

• 可重入：一个线程可以多次获取同一个锁，不会被自己阻塞。

• 可中断：支持 lockInterruptibly() 方法，在需要时中断线程。

• 公平锁和非公平锁：可以选择线程获取锁的顺序是否按“排队原则”。

 

适用场景：需要高度定制锁的行为，比如实现超时等待、检测死锁等。

 

3. 读写锁（ReadWriteLock）

 

读写锁是个效率神器！它允许多个线程同时读，只要没有线程在写数据。

• 读锁：共享锁，多个线程可以同时获取，互不干扰。

• 写锁：独占锁，只有一个线程可以获得，其他线程必须等待。

 

适用场景：读多写少的场景，比如配置文件读取、日志分析。

 

4. StampedLock

 

StampedLock 是读写锁的“加强版”，提供了一种基于“时间戳”的锁机制。

• 乐观读锁：线程读数据时不需要阻塞其他线程，只有在检测到数据变化时才升级为悲观锁。

• 悲观读锁/写锁：和传统的读写锁类似。

 

适用场景：需要极致性能优化，且对并发安全有更高要求。

 

5. CountDownLatch 和 CyclicBarrier

 

虽然这俩不是“锁”的字面意思，但在并发控制中，确实可以起到类似锁的作用。

• CountDownLatch：倒计时锁。比如你想等所有线程完成任务再做某件事，就可以用它。

• CyclicBarrier：循环屏障。它允许一组线程相互等待，达到一定数量后继续执行。

 

适用场景：任务分解与合并，比如并行计算、大型数据处理。

 

6. Semaphore（信号量）

 

Semaphore 可以控制同时访问某资源的线程数量。简单理解，它就像一个停车场，最多允许固定数量的车进入，多了就得排队。

 

适用场景：限制资源使用，比如限制数据库连接池的最大连接数。

 

7. 自旋锁和自定义锁

 

• 自旋锁：线程在等待锁时不会进入阻塞状态，而是“自旋”一段时间，直到获取锁或超时退出。它适合锁的持有时间非常短的场景。

• 自定义锁：基于 AbstractQueuedSynchronizer（AQS）实现，可以设计适合特定需求的锁机制。

 

怎么学锁才能学了就会用，还不容易忘？

 

锁这个东西，说难不难，说简单也不简单，关键在于方法。老韩给你支几招，包你学了就能用，还不容易忘。

 

1. 用真实场景理解锁的作用

 

别把锁当成死记硬背的理论，而是结合日常生活去理解。

• 偏向锁像“你专属的钥匙”，别人用不到。

• 轻量级锁像“老式公寓的门锁”，简单、便捷，但不够安全。

• 重量级锁像“银行金库的门”，非常稳固，但进出麻烦。

 

2. 先从简单锁开始，逐步升级

 

不要一上来就搞复杂的 ReentrantLock、StampedLock，先把 synchronized 理解透彻，学会什么时候锁住代码块、什么时候锁住方法。

 

3. 动手写代码，边用边学

 

锁这种东西，不写代码根本记不住。比如：

• 用 ReentrantLock 写个简单的银行账户取款场景，理解“公平锁”和“可重入锁”。

• 用 ReadWriteLock 写个商品库存管理系统，看看读写锁如何提高性能。

 

4. 读源码，强化理解

 

锁的底层实现很大程度依赖于 CAS 和 AQS。建议多看看 ReentrantLock 的源码，它的实现逻辑非常清晰，看明白了其他锁的原理也就懂了。

 

写在最后：锁的核心是解决问题，不是复杂化问题

 

同学们，锁的本质，是为了解决多线程中的同步问题，但它从来不是用来“炫技”的工具。不要觉得用复杂锁就显得自己很牛，关键在于用对场景、用好工具。

 

记住：锁不是越多越好，简单有效的方案才是王道。

 

好了，今天就聊到这儿，老韩要去帮学生优化一个读写锁的案例，下次咱们继续深挖Java中的并发神器！