Java Lock 入门-编程知识

Java Lock 入门

news/2025/2/1 5:00:59/文章来源:https://www.cnblogs.com/happy-coding/p/18696143

在多线程编程中，正确地管理并发访问资源对于保证程序的正确性和效率至关重要。Java 提供了一种多样化的锁（Lock）机制来协助开发者实现线程同步和互斥控制。本文将深入探讨 Java 中的锁机制，涵盖基础概念、使用方法、常见实践和最佳实践，以帮助读者深入理解并高效使用 Java Lock。

简介

锁用于管理对共享资源的访问，防止多个线程同时进入临界区（critical section）以避免数据争用（race condition）。Java 在 java.util.concurrent 包中提供了多种锁实现，用以替代传统的 synchronized 块，具备更灵活的锁定机制及更好的性能表现。

Java Lock 基础概念

Java 中的锁主要由 Lock 接口及其实现类构成。与 synchronized 相比，Lock 接口提供了更高级的锁定操作。常见的锁实现包括：

ReentrantLock: 可重入锁，具有与隐式监视器锁（synchronized）相同的基本行为和语义。
ReadWriteLock: 读写锁，允许多个读线程同时持有读锁，但写锁是独占的。
StampedLock: 一种乐观读的锁，实现锁的升级和降级操作，以提升高并发环境下的性能。

Java Lock 使用方法

使用 ReentrantLock

ReentrantLock 是最常用的锁之一，其使用非常简单。下面是一个基本示例：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class ReentrantLockExample {private final Lock lock = new ReentrantLock();private int counter = 0;public void increment() {lock.lock();try {counter++;} finally {lock.unlock();}}public int getCounter() {return counter;}
}

使用 ReadWriteLock

ReadWriteLock 提供了一个适合应对读多写少场景的锁：

import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;public class ReadWriteLockExample {private final ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();private int counter = 0;public void increment() {rwLock.writeLock().lock();try {counter++;} finally {rwLock.writeLock().unlock();}}public int getCounter() {rwLock.readLock().lock();try {return counter;} finally {rwLock.readLock().unlock();}}
}

使用 StampedLock

StampedLock 提供了额外的优势，可以在高并发需求下提供更好的性能：

import java.util.concurrent.locks.StampedLock;public class StampedLockExample {private final StampedLock stampedLock = new StampedLock();private int counter = 0;public void increment() {long stamp = stampedLock.writeLock();try {counter++;} finally {stampedLock.unlockWrite(stamp);}}public int getCounter() {long stamp = stampedLock.tryOptimisticRead();int currentCounter = counter;if (!stampedLock.validate(stamp)) {stamp = stampedLock.readLock();try {currentCounter = counter;} finally {stampedLock.unlockRead(stamp);}}return currentCounter;}
}

Java Lock 常见实践

避免锁嵌套：锁嵌套容易导致死锁问题。必须避免在实现中使用多个锁持有顺序。
合理选择锁类型：根据场景选择合适的锁类型，例如在读多写少的场景中使用 ReadWriteLock 。
及时释放锁：务必在 finally 块中释放锁，保证程序异常情况下锁能被正确释放。

Java Lock 最佳实践

使用 try-lock 进行超时控制：避免长时间获取不到锁而导致线程挂起，可以使用 tryLock(long timeout, TimeUnit unit) 方法。
合适粒度的锁：锁的粒度过大会降低并行度，而过小又可能导致频繁的锁争用，需要在性能和安全性之间取得平衡。
乐观读：在高并发环境中，可以通过 StampedLock 的乐观读来尽量减少写锁的使用。