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Java 有哪些锁，他们的区别是什么

news 来源：原创 2025/5/12 5:21:51

Java 锁的分类

Java 中的锁可以从多个维度进行分类：

  • 悲观锁 vs. 乐观锁
  • 公平锁 vs. 非公平锁
  • 独占锁 (互斥锁) vs. 共享锁 (读写锁)
  • 可重入锁 vs. 不可重入锁
  • 自旋锁
  • 偏向锁 vs. 轻量级锁 vs. 重量级锁 (JVM 锁优化)

1. synchronized 关键字：

  • 类型: 悲观锁，非公平锁，独占锁，可重入锁

  • 特点:

    • 内置锁： 由 JVM 提供，使用简单，隐式加锁和释放锁。
    • 互斥性： 保证同一时刻只有一个线程可以执行被 synchronized 修饰的代码块。
    • 可见性： 确保在释放锁之前，对共享变量的修改对其他线程可见。
    • 可重入性： 允许同一个线程多次获取同一个锁。
    • 非公平性： 线程获取锁的顺序是不确定的，可能导致某些线程长时间无法获取锁（饥饿）。
    • 自动释放： 无论正常执行完成还是抛出异常，锁都会自动释放。

  • 适用场景: 简单的同步场景，代码量少，竞争不激烈的场景。

  • 示例代码:

    public class SynchronizedExample {private int count = 0;// 修饰方法public synchronized void increment() {count++;}// 修饰代码块public void incrementBlock() {synchronized (this) {count++;}}public int getCount() {return count;}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {SynchronizedExample example = new SynchronizedExample();Thread thread1 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10000; i++) {example.increment();}});Thread thread2 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10000; i++) {example.increment();}});thread1.start();thread2.start();thread1.join();thread2.join();System.out.println("Count: " + example.getCount()); // 结果一定是20000}
}

2. Lock 接口及其实现类：

  • 类型： 悲观锁，可配置公平性，独占锁/共享锁，可重入锁

  • 特点：

    • 手动加锁/解锁： 需要显式调用 lock() 和 unlock() 方法，灵活性更高。

    • 可中断： 可以使用 lockInterruptibly() 方法响应中断，避免线程长时间等待。

    • 可轮询： 可以使用 tryLock() 方法尝试获取锁，如果获取不到立即返回，避免阻塞。

    • 公平性选择： 可以创建公平锁，按照请求顺序获取锁，避免饥饿。

    • 多种实现： 提供了 ReentrantLock（可重入互斥锁）和 ReentrantReadWriteLock（可重入读写锁）等实现。

  • 适用场景： 需要更灵活的锁控制、可中断、可轮询、公平锁等场景。

  • 示例代码（ReentrantLock）：

    import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class ReentrantLockExample {private int count = 0;private Lock lock = new ReentrantLock();public void increment() {lock.lock(); // 加锁try {count++;} finally {lock.unlock(); // 必须在 finally 中释放锁，确保锁一定会被释放}}public int getCount() {return count;}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {ReentrantLockExample example = new ReentrantLockExample();Thread thread1 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10000; i++) {example.increment();}});Thread thread2 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10000; i++) {example.increment();}});thread1.start();thread2.start();thread1.join();thread2.join();System.out.println("Count: " + example.getCount()); // 结果一定是20000}
}

3. ReadWriteLock 接口及其实现类（ReentrantReadWriteLock）：

  • 类型： 悲观锁，可配置公平性，共享锁（读锁）/独占锁（写锁），可重入锁

  • 特点：

    • 读写分离： 允许多个线程同时读取共享资源（读锁），但只允许一个线程写入共享资源（写锁）。

    • 读读共享： 多个线程可以同时持有读锁。

    • 读写互斥/写写互斥： 读锁和写锁、写锁和写锁之间互斥。

    • 提升并发性能： 适用于读多写少的场景，提高并发性能。

  • 适用场景： 读多写少的场景，例如缓存、配置文件、大型数据结构的读取等。

  • 示例代码：

    import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;public class ReadWriteLockExample {private int count = 0;private ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();public int getCount() {rwLock.readLock().lock(); // 获取读锁try {return count;} finally {rwLock.readLock().unlock(); // 释放读锁}}public void increment() {rwLock.writeLock().lock(); // 获取写锁try {count++;} finally {rwLock.writeLock().unlock(); // 释放写锁}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {ReadWriteLockExample example = new ReadWriteLockExample();Thread thread1 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10000; i++) {example.increment();}});Thread thread2 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10000; i++) {example.increment();}});Thread thread3 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 1000; i++) {System.out.println("Count: " + example.getCount()); // 多个线程同时读}});thread1.start();thread2.start();thread3.start();thread1.join();thread2.join();thread3.join();System.out.println("Final Count: " + example.getCount()); // 结果一定是20000}
}

4. StampedLock (Java 8)：

  • 类型： 乐观锁/悲观锁，非公平锁，共享锁/独占锁，不可重入锁

  • 特点：

    • 更灵活的读写锁： 提供了三种模式：写锁、悲观读锁和乐观读。

    • 乐观读： 允许在没有写锁的情况下进行读取，但需要在读取完成后验证数据是否被修改过，如果被修改过则需要重试。

    • 避免锁饥饿： 支持读锁升级为写锁。

    • 不可重入： 不支持重入。

  • 适用场景： 读多写少的场景，且对性能要求极高，可以容忍一定的重试开销。

  • 示例代码：

    import java.util.concurrent.locks.StampedLock;public class StampedLockExample {private int count = 0;private final StampedLock stampedLock = new StampedLock();public int getCount() {long stamp = stampedLock.tryOptimisticRead(); // 尝试乐观读int currentCount = count;if (!stampedLock.validate(stamp)) { // 检查读取过程中是否有写操作stamp = stampedLock.readLock(); // 如果有写操作，则升级为悲观读try {currentCount = count;} finally {stampedLock.unlockRead(stamp);}}return currentCount;}public void increment() {long stamp = stampedLock.writeLock(); // 获取写锁try {count++;} finally {stampedLock.unlockWrite(stamp); // 释放写锁}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {StampedLockExample example = new StampedLockExample();Thread thread1 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10000; i++) {example.increment();}});Thread thread2 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10000; i++) {example.increment();}});Thread thread3 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 1000; i++) {System.out.println("Count: " + example.getCount()); // 多个线程同时乐观读}});thread1.start();thread2.start();thread3.start();thread1.join();thread2.join();thread3.join();System.out.println("Final Count: " + example.getCount()); // 结果一定是20000}
}

5. 锁优化（JVM 层面）：

  • 偏向锁： 适用于只有一个线程访问同步代码块的场景，消除不必要的锁竞争。
  • 轻量级锁： 适用于多个线程交替访问同步代码块的场景，避免使用重量级锁。
  • 自旋锁： 当线程尝试获取锁时，如果锁已经被占用，则线程不会立即阻塞，而是循环尝试获取锁，避免线程切换的开销。

锁的选择建议：

  • 简单场景： 优先考虑 synchronized 关键字。
  • 需要更多控制： 使用 ReentrantLock。
  • 读多写少： 使用 ReentrantReadWriteLock 或 StampedLock。
  • 性能极致要求： 评估 StampedLock 的适用性，并进行充分测试。
  • 避免长时间持有锁： 尽量缩小锁的范围，减少锁的持有时间，提高并发性能。
  • 注意死锁： 避免循环依赖，保证锁的释放。

锁的区别总结：

特性synchronizedReentrantLockReentrantReadWriteLockStampedLock
类型内置锁Lock 接口ReadWriteLock 接口类
加锁方式隐式显式显式显式
释放方式自动手动手动手动
公平性非公平可配置可配置非公平
可重入性支持支持支持不支持
读写分离不支持不支持支持支持 (乐观读)
中断等待不支持支持支持不支持
性能一般较好读多写少时性能好极致性能 (但需重试)
使用复杂度简单复杂复杂复杂

注意事项：

  • 死锁： 避免循环依赖的锁获取顺序，确保锁的释放。

  • 性能测试： 在选择锁时，进行性能测试，验证锁的性能是否满足需求。

  • 代码规范： 遵循代码规范，正确使用锁机制，避免出现并发问题。

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基于 FFmpeg 和 OpenGLES 的 iOS 视频预览和录制技术方案设计 在 iOS 上实现一个基于 FFmpeg 和 OpenGLES 的视频预览和录制功能，需要结合 FFmpeg 的强大音视频处理能力和 OpenGLES 的高效图形渲染能力。以下是一个完整的技术方案设计，包含项目的架构设计、模块划分、技术选…...

编程日记 2025/5/5 10:56:39

如何保障 MySQL 和 Redis 的数据一致性

在现代分布式系统中&#xff0c;确保不同数据存储&#xff08;如 MySQL 和 Redis&#xff09;之间的一致性是一个常见的挑战。MySQL 是一种关系型数据库管理系统&#xff0c;而 Redis 是一种内存中的键值存储系统&#xff0c;通常用于缓存和快速访问数据。本文将详细介绍几种保…...

编程日记 2025/5/6 7:06:08

【LeetCode Hot100 子串】和为 k 的子数组、滑动窗口最大值、最小覆盖子串

子串 1. 和为 k 的子数组题目描述解题思路主要思路步骤 时间复杂度与空间复杂度代码实现 2. 滑动窗口最大值题目描述解题思路双端队列的原理&#xff1a;优化步骤&#xff1a; Java实现 3. 最小覆盖子串题目描述解题思路滑动窗口的基本思路&#xff1a;具体步骤&#xff1a;算法…...

编程日记 2025/5/11 6:02:12

【CLIP系列】4：目标检测（ViLD、GLIP）

目录 1 ViLD2 GLIP2.1 前言2.2 损失计算2.3 模型框架 1 ViLD OPEN-VOCABULARY OBJECT DETECTION VIA VISION AND LANGUAGE KNOWLEDGE DISTILLATION 从标题就能看出来&#xff0c;作者是把CLIP模型当成一个Teacher&#xff0c;去蒸馏他自己的网络&#xff0c;从而能Zero Shot去…...

编程日记 2025/5/10 4:26:12

vue-谷歌浏览器安装vue-devtools插件

文章目录 一、谷歌浏览器安装vue-devtools1.1、方式一&#xff1a;直接下载crx并安装 本文讲解谷歌浏览器安装vue-devtools插件的步骤。 注意&#xff1a;以下vue-devtools插件都是vue2版本的。 一、谷歌浏览器安装vue-devtools 1.1、方式一&#xff1a;直接下载crx并安装 …...

编程日记 2025/5/10 8:48:30