JAVA锁

java的锁机制

主要有2种锁:1. 悲观锁; 2. 乐观锁。
悲观锁:
一个典型的倚赖数据库的悲观锁调用:
select * from city where cityName="BEIJING" for update
这条 sql 语句锁定了 city表中所有符合检索条件( cityName=“BEIJING” )的记录。 本次事务提交之前(事务提交时会释放事务过程中的锁),外界无法修改这些记录。
而JAVA上悲观锁主要指的是Synchronized
JAVA上的乐观锁指的是自旋锁,涉及CAS机制
悲观的阻塞锁,在请求不到资源时会将线程置为挂起状态,等待系统再次调用。操作系统实现线程之间的切换时需要从用户态(运行用户程序)转换到核心态(运行操作系统程序),这个状态之间的转换需要相对比较长的时间,时间成本相对较高。
乐观的自旋锁在申请不到资源时,会循环等待资源释放。会占用CPU资源。相对悲观锁而言,乐观锁机制采取了更加宽松的加锁机制。
下面的代码是个简单的自旋锁,(其中使用了Atomic原子对象)

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

public class C {
	private AtomicReference<Thread> cas = new AtomicReference<Thread>();
	private int count ;
	
	public void lock(){
		//返回的是 一个实例。  这个实例是当前Thread 的引用
		Thread current = Thread.currentThread();
		if(current  == cas.get()){
			count++;
			return;
		}
		
		while (!cas.compareAndSet(null, current)) {
			try {
				current.sleep(100);
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println("等待。。。");
            // DO nothing
        }
	}
	public void unlock() {
        Thread current = Thread.currentThread();
        if(current == cas.get()){
        	if(count>0){
        		count--;
        	}else{
                cas.compareAndSet(current, null);
            }
        }
    }
}

下面是模拟调用锁,主线程先请求锁资源,然后启动一个线程,再次请求锁资源(抢占资源)
main:

public class MainTest {

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("自旋锁实例");
		C c = new C();
		c.lock();

		ThreadA a = new ThreadA();
		a.c = c;
		a.start();
		try {
			Thread.sleep(2000);
		} catch (InterruptedException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("第一个线程解锁");
		c.unlock();
	
	}

}

线程抢锁资源

public class ThreadA extends Thread{
	public C c;
	
	public void run(){
		System.err.println("第二个线程调用锁");
		this.c.lock();
		System.err.println("第二个线程调用锁结束");
		/*System.err.println("解锁成功");*/
	}
}

运行结果

### Java 机制详解 Java 中的机制是实现多线程同步和保障线程安全的重要技术基础,广泛应用于并发编程中。的主要作用在于控制多个线程对共享资源的访问,防止数据竞争和不一致状态的出现。Java 提供了多种机制,开发者可以根据不同场景选择合适的类型来实现并发控制[^1]。 #### synchronized 关键字 `synchronized` 是 Java 中最基础的同步机制,可用于方法或代码块,确保同一时间只有一个线程可以执行特定代码。其使用方式包括: - **同步方法**:通过在方法声明中添加 `synchronized` 修饰符,使得调用该方法的线程必须获取对象。 - **同步代码块**:通过 `synchronized(object)` 指定对象,控制对特定代码块的访问。 ```java public class SynchronizedExample { private int count = 0; public synchronized void increment() { count++; } public void decrement() { synchronized (this) { count--; } } } ``` 该机制是隐式的可重入,即同一个线程在持有的情况下可以再次进入同步代码块或方法,而不会导致死,这一特性提升了并发程序的稳定性[^3]。 #### Lock 接口及其实现类 Java 并发包 `java.util.concurrent.locks` 提供了 `Lock` 接口,它比 `synchronized` 提供了更灵活的机制,允许尝试获取、超时、响应中断等操作。其中最常用的实现类是 `ReentrantLock`,它同样支持可重入特性,并提供了比 `synchronized` 更强的控制能力。 ```java import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class ReentrantLockExample { private final Lock lock = new ReentrantLock(); private int count = 0; public void increment() { lock.lock(); try { count++; } finally { lock.unlock(); } } } ``` 与 `synchronized` 不同的是,`ReentrantLock` 需要显式调用 `lock()` 和 `unlock()` 方法,并建议在 `finally` 块中释放以确保的释放[^4]。 #### 读写(ReadWriteLock) `ReadWriteLock` 是一种特殊的机制,适用于读多写少的场景。它允许一个资源可以被多个读线程同时访问,但写线程独占资源。Java 提供了 `ReentrantReadWriteLock` 实现,支持读写分离,提高了并发性能。 ```java import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock; public class ReadWriteLockExample { private final ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock(); private int data = 0; public void readData() { rwLock.readLock().lock(); try { System.out.println("Reading data: " + data); } finally { rwLock.readLock().unlock(); } } public void writeData(int value) { rwLock.writeLock().lock(); try { data = value; System.out.println("Data updated to: " + data); } finally { rwLock.writeLock().unlock(); } } } ``` 该机制在高并发读取场景下,如缓存系统,可以显著提升性能[^2]。 #### StampedLock `StampedLock` 是 Java 8 引入的一种更高效的读写实现,它支持乐观读(Optimistic Reading),在读操作不频繁发生冲突时,可以避免阻塞,从而提升性能。相较于 `ReentrantReadWriteLock`,`StampedLock` 更加复杂,但也更适用于高并发读场景。 ```java import java.util.concurrent.locks.StampedLock; public class StampedLockExample { private final StampedLock stampedLock = new StampedLock(); private double x, y; public void move(double deltaX, double deltaY) { long stamp = stampedLock.writeLock(); try { x += deltaX; y += deltaY; } finally { stampedLock.unlockWrite(stamp); } } public double distanceFromOrigin() { long stamp = stampedLock.tryOptimisticRead(); double currentX = x; double currentY = y; if (!stampedLock.validate(stamp)) { stamp = stampedLock.readLock(); try { currentX = x; currentY = y; } finally { stampedLock.unlockRead(stamp); } } return Math.sqrt(currentX * currentX + currentY * currentY); } } ``` 该机制在读取操作频繁但写入较少的场景下表现优异,适合用于高性能并发系统[^4]。 #### 乐观与悲观 Java 中的机制还可根据的行为分为乐观和悲观。乐观假设冲突较少,仅在提交更新时检查冲突,适用于读多写少的场景;而悲观则假设冲突频繁,因此每次访问数据时都加。`StampedLock` 的乐观读是乐观的一个典型实现,而 `synchronized` 和 `ReentrantLock` 则属于悲观的范畴[^2]。 --- ###
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