Java 锁的概念：简明易懂的入门指南

2023-10-13 18:27:15

并发编程中的 Java 锁机制

简介

在多线程环境中，协调不同线程之间的资源访问至关重要。Java 提供了强大的锁机制，使开发人员能够控制对共享资源的并发访问，防止数据竞争和程序死锁。本文将深入探究 Java 锁的基本概念，包括同步、自旋锁和乐观锁，并探讨它们的优缺点。

同步

同步是确保多个线程安全访问共享资源的基本机制。在 Java 中，可以通过 synchronized 或 ReentrantLock 类来实现同步。当一个线程获取一个同步代码块或方法时，其他线程将被阻塞，直到该线程释放锁。

public class SynchronizedExample {

    private int counter = 0;

    public synchronized void incrementCounter() {
        counter++;
    }
}

同步可以有效地防止数据竞争和程序死锁，但它也可能导致性能下降，尤其是在高并发场景中。

自旋锁

自旋锁是一种特殊的锁，当一个线程在获取锁时，如果锁已经被其他线程获取，那么该线程不会被阻塞，而是不断地轮询锁的状态，直到锁被成功获取。自旋锁在低竞争场景下可以提供比同步更好的性能，因为避免了线程切换和调度开销。

public class SpinLockExample {

    private volatile boolean locked = false;

    public void lock() {
        while (locked) {
            // 不断轮询锁的状态
        }
        locked = true;
    }

    public void unlock() {
        locked = false;
    }
}

但是，在高竞争场景下，自旋锁可能会导致 CPU 利用率过高。

乐观锁

乐观锁是一种并发控制技术，它假定在大多数情况下，线程对共享资源的并发访问不会发生冲突。乐观锁通过在修改数据之前检查数据是否被修改来实现。如果数据没有被修改，则允许线程进行修改。否则，线程将回滚其修改并重试。乐观锁可以提供比同步和自旋锁更好的性能，但它并不适用于所有场景，尤其是当冲突频繁发生时。

public class OptimisticLockExample {

    private int counter = 0;
    private int expectedCounterValue = 0;

    public void incrementCounter() {
        if (counter == expectedCounterValue) {
            counter++;
            expectedCounterValue++;
        } else {
            // 数据已被修改，回滚修改并重试
        }
    }
}