Java锁机制详解：公平锁、非公平锁、可重入锁与读写锁

"Java锁是多线程编程中用于控制对共享资源访问的重要机制，主要分为公平锁/非公平锁、可重入锁、独享锁/共享锁、互斥锁/读写锁等类型。" 在Java并发编程中，锁的使用至关重要，它们保证了多线程环境下的数据安全和程序正确性。以下将详细阐述这些锁的种类和特点： 1. **公平锁/非公平锁**： - 公平锁：按照线程等待的顺序分配锁，确保每个线程都能获得锁的机会。Java中的`ReentrantLock`可以设置为公平模式。 - 非公平锁：不保证线程等待的顺序，可能会有线程插队获取锁，提高了系统的吞吐量。`ReentrantLock`默认是非公平模式，`synchronized`关键字也是非公平的。 2. **可重入锁**： - 可重入锁允许一个线程在已经持有锁的情况下再次获取该锁，不会发生死锁。Java的`ReentrantLock`和`synchronized`都是可重入锁。例如，上述代码展示了`synchronized`方法间的嵌套调用，不会因为内部锁导致死锁。 3. **独享锁/共享锁**： - 独享锁（互斥锁）：一次只允许一个线程持有锁，如`synchronized`关键字实现的锁。 - 共享锁（读写锁）：允许多个线程同时持有锁，但通常分为读锁（多个线程可同时读）和写锁（独占，只允许一个线程写）。Java的`java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock`类提供了这种功能。 4. **互斥锁/读写锁**： - 互斥锁，即独享锁，保证同一时间只有一个线程访问资源。 - 读写锁，其中读锁是共享的，写锁是独占的。在读多写少的场景下，读写锁可以显著提高性能，因为它允许多个线程并行读取。 Java中的`ReentrantLock`通过`java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer`(AQS)来实现，它提供了锁和其他同步组件的基础框架。`ReentrantLock`可以实现公平锁和非公平锁，而`synchronized`关键字则无法设置公平性。 与`synchronized`相比，`ReentrantLock`提供更细粒度的控制，如显式加锁和解锁、可中断的等待、尝试获取锁以及定时等待等功能。而`synchronized`在某些情况下更简洁，且与Java虚拟机更紧密集成，对于简单同步需求更为适用。 `ConcurrentHashMap`是Java并发容器的一个例子，它使用了一种称为`Segment`的分段锁技术来提高并发性能。每个`Segment`都包含一个内部的`HashMap`，并且`Segment`拥有自己的锁，这样多个线程可以并行操作不同的`Segment`，提高了整体的并发性。 Java中的锁机制提供了丰富的选择，开发者可以根据具体需求选择合适的锁类型，以平衡线程安全与程序性能。而随着Java并发库的发展，如无锁、自旋锁、原子变量等高级并发工具的引入，使得在高并发场景下编写高效、线程安全的代码变得更加便捷。