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java中鎖的種類(lèi)和基本原理 Java中的并發(fā)控制機(jī)制

在多線(xiàn)程編程中,保證數(shù)據(jù)一致性和避免競(jìng)態(tài)條件是非常重要的。而鎖是實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制的基礎(chǔ)。一、synchronized關(guān)鍵字synchronized關(guān)鍵字是Java中最基本的鎖機(jī)制。它可以修飾方法或代碼塊,

在多線(xiàn)程編程中,保證數(shù)據(jù)一致性和避免競(jìng)態(tài)條件是非常重要的。而鎖是實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制的基礎(chǔ)。

一、synchronized關(guān)鍵字

synchronized關(guān)鍵字是Java中最基本的鎖機(jī)制。它可以修飾方法或代碼塊,并且只能在同一個(gè)對(duì)象上加鎖。當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程獲得了對(duì)象的鎖后,其他線(xiàn)程必須等待該線(xiàn)程釋放鎖才能進(jìn)入被synchronized修飾的方法或代碼塊。

synchronized的原理是在對(duì)象頭中的Mark Word中設(shè)置標(biāo)志位來(lái)表示對(duì)象是否被鎖定。當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行到synchronized代碼塊時(shí),首先會(huì)嘗試獲取對(duì)象鎖,如果獲取不到則進(jìn)入阻塞狀態(tài),直到鎖被釋放。

synchronized關(guān)鍵字簡(jiǎn)單易用,但是在性能上相對(duì)較差。

二、ReentrantLock類(lèi)

ReentrantLock是Java提供的一種可重入的互斥鎖。它與synchronized關(guān)鍵字類(lèi)似,都可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程之間的同步。與synchronized不同的是,ReentrantLock提供了更多靈活的操作和精確的控制。

ReentrantLock的原理是通過(guò)CAS(Compare and Swap)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)多線(xiàn)程之間的互斥訪(fǎng)問(wèn)。當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程獲得鎖時(shí),通過(guò)修改鎖狀態(tài)的計(jì)數(shù)器來(lái)標(biāo)志鎖被獲取的次數(shù)。只有當(dāng)計(jì)數(shù)器歸零時(shí),鎖才會(huì)完全釋放。

ReentrantLock相比synchronized更加靈活,并且在性能上也有所提升。但是使用ReentrantLock需要手動(dòng)釋放鎖,并且對(duì)異常處理要求較高。

三、ReadWriteLock接口

ReadWriteLock是Java并發(fā)包中提供的一種讀寫(xiě)鎖機(jī)制。它允許多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)讀取共享資源,但只有一個(gè)線(xiàn)程能夠?qū)懭牍蚕碣Y源。ReadWriteLock提供了讀鎖和寫(xiě)鎖兩種操作,通過(guò)不同的鎖來(lái)保證數(shù)據(jù)的一致性和并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)的效率。

ReadWriteLock的原理是通過(guò)維護(hù)兩個(gè)鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)分離。讀鎖可以被多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)獲取,而寫(xiě)鎖則是互斥的。當(dāng)有線(xiàn)程獲取到寫(xiě)鎖時(shí),其他線(xiàn)程無(wú)法獲取讀鎖或?qū)戞i,從而保證了數(shù)據(jù)的一致性。

四、StampedLock類(lèi)

StampedLock是Java8引入的新類(lèi)型鎖。它提供了一種樂(lè)觀讀鎖(Optimistic Read Lock)的機(jī)制,允許多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)讀取資源。當(dāng)需要修改資源時(shí),可以通過(guò)判斷版本號(hào)來(lái)判斷是否發(fā)生了寫(xiě)操作,并決定是否需要重新獲取鎖。

StampedLock的原理是通過(guò)維護(hù)一個(gè)版本號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)分離。每次對(duì)資源進(jìn)行修改時(shí),版本號(hào)會(huì)發(fā)生變化。樂(lè)觀讀鎖不阻塞其他讀線(xiàn)程,只有在有寫(xiě)線(xiàn)程修改了資源后,樂(lè)觀讀鎖才可能失效。

總結(jié):

Java中的鎖有多種類(lèi)型,包括synchronized關(guān)鍵字、ReentrantLock類(lèi)、ReadWriteLock接口和StampedLock類(lèi)。每種鎖都有其特點(diǎn)和適用場(chǎng)景,開(kāi)發(fā)者可以根據(jù)具體需求選擇合適的鎖機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制。