JUC——线程同步锁(锁处理机制简介)

本文介绍了Java并发包(juc)中的锁处理机制,包括Lock、ReadWriteLock等接口及其实现,如ReentrantLock、Condition等,并探讨了公平锁与非公平锁的概念。

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锁处理机制简介

juc的开发框架解决的核心问题是并发访问和数据安全操作问题,当进行并发访问的时候如果对于锁的控制不当,就会造成死锁这样的阻塞问题。

为了解决这样的缺陷,juc里面重新针对于锁的概念进行了设计。

 

JUC锁机制

JUC锁机制包括以下几个组成部分:

  • 核心接口:LockReadWriteLock
  • AQS抽象类:
    • AbstractOwnableSynchronizer (排它锁);
    • AbstractQueuedSynchronizer (为实现依赖于先进先出(FIFO)等待队列的阻塞锁和相关同步器(信号量、事件,等等)提供一个框架);
    • AbstractQueuedLongSynchronizer (64位同步器) 
  • 工具类:
    • Reentrantock互斥锁、ReadWriteLock读写锁、Condition控制队列
    • LockSupport阻塞原语、Semaphore信号量、CountDownLatch闭锁
    • CyclicBarrier栅栏、Exchanger交换机、CompletableFuture线程回调

之所以在juc里面要重新提供一系列的锁的处理工具类,其根本原因在于,Java原始的锁机制(synchronized)虽然可以提供有数据的安全访问机制,但是其缺点也是非常明显的:所有的线程对象只能享受一把锁

java.util.concurrent锁概览

  • java.util.concurrent.locks提供了锁的基础支持;
  • Lock接口:支持语义不同(重入、公平等)的锁规则
    • 语义不同,是指锁可是有 “公平机制的锁”、“非公平机制的锁”、“可重入的锁”等等;
      • 公平机制:指不同线程获取锁的机制是公平的;
      • 非公平机制:指不同线程获取锁的机制是非公平的;
      • 可重入的锁:指同一个锁能够被一个线程多次获取,可重入锁最大的作用是避免死锁。
  • ReadWriteLock接口和Lock类似的方式定义了一些读取者可以共享而写入独占的锁;
  • Condition接口描述了可能会与锁有关的条件变量(与Objec类的wait()方法使用类似)。

 

公平锁核心概念

  • AbstractQueuedSynchronizer:是Java管理 “锁”的抽象类,锁的许多公共方法都是都是在这个类中实现。AbstractQueuedSynchronizer是独占锁(例如,ReentrantLock)。
  • AbstractQueuedSynchronizer类别:
    • 独占锁:锁在同一个时间点只能被一个线程锁占有。根据锁的获取机制,它有划分为“公平锁”和“非公平锁”。公平锁是按照通过CLH等待线程按照先来先得的规则公平的获取锁;而非公平锁则当线程获取锁时,它会无视CLH等待队列而直接回去锁。
    • 共享锁:能被多个线程同时拥有,能被共享的锁。
  • CLH队列(Craig,Landin,and Hagersten locks):CLH锁也是一种基于链表的可扩展、高性能、公平的自旋锁,申请线程只在本地变量上自旋,它不断轮询前驱的状态,如果发现前驱释放了锁就结束自旋。
  • CAS方法(Compare And Swap):比较并交换方法,它是原子操作方法:即,通过CAS操作的数据都是以原子方式进行的。

CLH锁——解决死锁问题

 

转载于:https://www.cnblogs.com/itermis/p/8950228.html

### Java JUC 并发多线程基础知识示例 #### 1. Java JUC 概述 Java 提供了一个强大的并发编程工具包 `java.util.concurrent`(简称 JUC),它包含了多种用于实现高效、可靠并发程序的组件。这些组件主要包括线程池、并发集合、同步器以及原子变量等[^1]。 #### 2. 线程池的应用 线程池是一种管理线程生命周期的有效机制,可以减少频繁创建和销毁线程带来的开销。下面是一个简单的线程池使用示例: ```java package com.example.threadpool; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class ThreadPoolExample { public static void main(String[] args) { ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10); // 创建固定大小为10的线程池 Runnable task = () -> System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running."); for (int i = 0; i < 100; i++) { executor.submit(task); } executor.shutdown(); // 停止接收新任务并等待现有任务完成 } } ``` 上述代码展示了如何利用线程池执行大量任务,而无需手动管理每个线程的生命周期[^2]。 #### 3. 同步控制:synchronized 和 Lock 接口 为了防止多个线程同时访问共享资源而导致数据不一致,JUC 提供了两种主要的同步方式——基于关键字 `synchronized` 的内置和支持更复杂场景的 `Lock` 接口。 ##### 使用 synchronized 实现同步 `synchronized` 是一种简单易用的方式,适用于大多数基本需求。以下是其典型用法的一个例子: ```java class Counter { private int count = 0; public synchronized void increment() { count++; } public synchronized int getCount() { return count; } } ``` 这定义了一个计数器类,在方法上加上 `synchronized` 可以确保每次只有一个线程能修改或读取 `count` 属性[^4]。 ##### 使用 ReentrantLock 进一步增强灵活性 如果需要更多高级特性比如尝试定而不阻塞或者设置超时时间,则可以选择 `ReentrantLock` 类型的对象作为显式的替代默认隐式。 ```java import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; class AdvancedCounter { private final Lock lock = new ReentrantLock(); private int value = 0; public void add(int delta) { lock.lock(); // 获取 try { value += delta; } finally { lock.unlock(); // 确保释放 } } public int getValue() { lock.lock(); try { return value; } finally { lock.unlock(); } } } ``` 这段代码展示的是通过显示声明来进行更加精细的操作控制[^5]。 #### 4. 并发容器简介 除了传统的集合框架外,JUC 还引入了一些专门设计用来支持高并发环境下的特殊版本的数据结构,例如 `ConcurrentHashMap`, `CopyOnWriteArrayList` 等。它们能够在保持较高性能的同时维持内部一致性状态更新操作的安全性。 --- ###
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