Java锁机制深度解析：从Synchronized到ReentrantLock

"该资源详细介绍了Java中的锁机制，包括Synchronized、Monitor、轻量级锁、锁膨胀、自旋、偏向锁等概念，并深入解析了synchronized的原理和字节码分析。同时，文件涵盖了volatile原理、无锁编程中的CAS操作、原子类以及AQS（AbstractQueuedSynchronizer）的同步队列机制。此外，还讲解了ReentrantLock的实现原理，公平锁与非公平锁的区别，以及ReentrantReadWriteLock的使用和源码分析。" Java锁机制详解： Java中的锁主要用于线程同步，确保多线程环境下的数据一致性。Synchronized是Java内置的关键字，它提供了一种互斥访问的方式，确保同一时刻只有一个线程能执行特定代码块。 1. Synchronized原理： - 对象头包含一个监视器锁（Monitor），当线程试图进入同步块时，会尝试获取这个锁。 - 如果线程成功获取锁，将进入同步代码块，执行完毕后释放锁。 - 如果线程未获取锁，则被阻塞，直到锁被其他线程释放。 2. Monitor（监视器锁）： - Monitor包含了waitset（等待队列）和entrylist（等待池）。持有锁的线程可以调用wait()进入waitset，释放锁并等待唤醒；其他线程则在entrylist中等待获取锁的机会。 3. 轻量级锁： - 在没有竞争的情况下，使用CAS操作尝试将对象头的MarkWord替换为轻量级锁状态，避免了操作系统层面的锁操作。 - 锁重入：线程再次进入同步块时，计数器加一，退出时减一。 - 锁膨胀：如果有多个线程尝试获取轻量级锁，会升级为重量级锁。 4. 自旋锁： - 当线程无法获取锁时，不会立即阻塞，而是循环检查锁状态，直到获取锁为止。这种策略减少了线程上下文切换的开销。 5. 偏向锁： - 假设大多数情况下只有一个线程访问同步块，偏向锁允许首次获取锁的线程无需进行CAS操作，提高性能。 - 偏向锁失效、批量重偏向和批量撤销是在锁竞争激烈时进行的调整。 6. Volatile： - 确保变量的可见性，但不保证原子性。 - 在单例模式中，可以结合double-checked locking实现线程安全的初始化。 7. CAS（Compare and Set）： - 无锁编程的基础操作，尝试更新某个内存位置的值，如果当前值与预期值相等，则更新，否则失败。 8. AQS（AbstractQueuedSynchronizer）： - 一个抽象的队列同步器，用于构建锁和其他同步组件。 - AQS维护了一个FIFO的等待队列，线程在获取锁失败时会被加入队列。 9. ReentrantLock（可重入锁）： - 具有公平性和非公平性选择的锁，支持重入。 - 源码分析涉及加锁、解锁的实现，以及读写锁的获取和释放。 10. ReentrantReadWriteLock（可重入读写锁）： - 提供读写分离，允许多个读取线程同时访问，写入线程独占。 - 包含了读锁和写锁的获取与释放，以及相关的统计方法。 这些内容详细阐述了Java中锁的各种形态和机制，对于理解和使用Java并发编程具有重要价值。