锁策略指南：保护共享资源，提升应用性能

后端

2023-07-16 12:16:05

锁策略：管理共享资源访问的指南

什么是锁策略？

试想一下，你家里只有一台电视机，你和其他家庭成员都想要看电视。为了避免同时按下遥控器，你们会采用一种策略来控制对电视机的访问，比如使用一把锁。这就是锁策略，只不过它应用于多线程或多进程编程中，用于管理共享资源的访问。

常见的锁策略有哪些？

在多线程或多进程编程中，有以下几种常见的锁策略：

互斥量： 保证同一时间只有一个线程或进程可以访问共享资源。
信号量： 允许多个线程或进程同时访问共享资源，但对访问数量进行限制。
读写锁： 允许多个线程或进程同时读取共享资源，但只允许一个线程或进程写入共享资源。
乐观锁： 假设共享资源不会被并发访问，不使用锁，但会检查版本号。
悲观锁： 假设共享资源会被并发访问，在更新共享资源前会先获取锁。
自旋锁： 让线程或进程在锁上自旋，直到锁被释放。
无锁算法： 通过巧妙的设计避免共享资源的并发访问冲突，不使用锁。

如何选择合适的锁策略？

在选择锁策略时，需要考虑：

共享资源类型： 只读资源适合读写锁，经常更新的资源适合悲观锁。
并发访问量： 并发访问量低适合自旋锁，并发访问量高适合互斥量或信号量。
性能要求： 高性能要求适合无锁算法，低性能要求适合互斥量或信号量。

代码示例

互斥量示例（Java）：

import java.util.concurrent.locks.Mutex;

public class MutexExample {

    private static Mutex mutex = new Mutex();

    public static void main(String[] args) {
        // 创建线程
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            // 获取锁
            mutex.lock();
            try {
                // 访问共享资源
                System.out.println("Thread 1 accessing shared resource.");
            } finally {
                // 释放锁
                mutex.unlock();
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            // 获取锁
            mutex.lock();
            try {
                // 访问共享资源
                System.out.println("Thread 2 accessing shared resource.");
            } finally {
                // 释放锁
                mutex.unlock();
            }
        });

        // 启动线程
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

信号量示例（Java）：

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreExample {

    private static Semaphore semaphore = new Semaphore(1);

    public static void main(String[] args) {
        // 创建线程
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            // 获取许可证
            semaphore.acquire();
            try {
                // 访问共享资源
                System.out.println("Thread 1 accessing shared resource.");
            } finally {
                // 释放许可证
                semaphore.release();
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            // 获取许可证
            semaphore.acquire();
            try {
                // 访问共享资源
                System.out.println("Thread 2 accessing shared resource.");
            } finally {
                // 释放许可证
                semaphore.release();
            }
        });

        // 启动线程
        t1.start();
        t2.start();
    }
}