Java并发深度解析:全面探讨Java中的锁机制
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更新于2024-08-03
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"Java 多线程与并发(3_26)-Java并发-Java中所有的锁"
在Java并发编程中,锁是控制多线程访问共享资源的关键机制,它确保了并发执行的安全性。本资源主要探讨了Java中各种锁的类型、使用场景以及它们的特性。以下是对Java中锁的详细讲解:
1. **乐观锁** vs **悲观锁**
- **悲观锁**:这种锁假设多线程环境下,数据很可能被其他线程修改。因此,它在读取数据时会立即加锁,防止其他线程修改。在Java中,`synchronized` 关键字和 `java.util.concurrent.locks.Lock` 的实现类(如 `ReentrantLock`)都是悲观锁的例子。悲观锁适用于写操作频繁的情况,可以确保写操作时数据的一致性。
- **乐观锁**:乐观锁假设数据在大多数情况下不会发生冲突,所以在读取数据时不加锁。只有在更新数据时才会检查是否有其他线程已经修改了数据。Java中通常通过无锁编程技术实现,比如使用 **比较并交换(Compare and Swap, CAS)** 算法,如 `AtomicInteger` 的 `incrementAndGet()` 方法就是基于CAS实现的。乐观锁在读操作密集的场景下能提高性能。
2. **独占锁(互斥锁)**
- **synchronized**:这是Java内置的互斥锁,提供方法级和代码块级别的同步。它具有自动释放锁和可重入的特性,即一个线程可以再次获得已由其持有的锁。
- **ReentrantLock**:是 `java.util.concurrent.locks` 包下的互斥锁,相比 `synchronized` 提供了更细粒度的控制,如公平性选择、可中断等待和尝试锁功能。
3. **非阻塞锁**
- **原子变量类**:如 `AtomicInteger`、`AtomicLong` 等,它们使用CAS操作实现无锁更新,避免了线程阻塞,提高了并发性能。
4. **读写锁(ReadWriteLock)**
- **java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock**:允许多个读取者同时访问,但只允许一个写入者。这在读多写少的场景中非常有用,可以提高并发性能。
- **ReentrantReadWriteLock**:是Java标准的读写锁实现,具有可重入性,分为读锁和写锁。
5. **条件变量(Condition)**
- `Lock` 接口中的 `newCondition()` 方法创建一个条件变量,允许线程等待特定条件,并由其他线程唤醒。
6. **自旋锁**
- 自旋锁是在尝试获取锁失败时,线程不立即阻塞,而是循环检查锁的状态,直到获取到锁。Java的CAS操作可以看作是轻量级的自旋锁。
7. **信号量(Semaphore)**
- 信号量用于控制同时访问特定资源的线程数量,可以用来解决限流或资源池的问题。
8. **死锁**
- 死锁是多线程中的一种常见问题,两个或多个线程相互等待对方释放资源导致僵持不下。避免死锁的方法包括:避免嵌套锁、设置锁的超时、使用死锁检测算法等。
9. **显式锁(Explicit Locks)**
- 显式锁需要手动获取和释放,如 `Lock` 接口的实现,提供了比 `synchronized` 更多的控制权。
了解并合理使用这些锁机制,可以有效提升Java并发程序的性能和安全性。在设计并发系统时,应根据具体场景选择合适的锁策略,以达到最佳的并发效果。
2023-07-14 上传
2023-07-12 上传
2023-07-26 上传
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2023-07-23 上传
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