剖析Java中的各种锁，从概念到源码，助你解锁多线程的奥秘

后端

2023-04-24 15:29:29

多线程编程中的锁：必不可少的工具

在多线程编程的世界里，锁扮演着至关重要的角色。锁就像交通规则，它们确保多个线程井然有序地访问共享资源，避免数据混乱和程序崩溃。

锁的必要性

试想一下，多个线程同时尝试修改同一个银行账户的余额。如果没有锁，可能会发生可怕的事情。一个线程可能在另一个线程修改之前读取余额，导致不正确的金额。锁通过防止多个线程同时修改共享资源，维护数据的完整性。

Java中的锁类型

Java提供了一系列锁，每一种都有其独特的特性和应用场景：

1. 内置锁（synchronized）

内置锁是Java中最基本的锁。只需用synchronized修饰方法或代码块，即可实现锁。内置锁简单易用，适用于并发性要求不高的场景。

public class Account {
    private int balance;

    public synchronized void deposit(int amount) {
        balance += amount;
    }
}

2. 显式锁（java.util.concurrent.locks.Lock）

显式锁提供了比内置锁更高级的功能。它们可以分为公平锁和非公平锁。公平锁保证线程获取锁的顺序是按照请求的先后顺序，而非公平锁没有这样的保证。显式锁更适合并发性要求较高的场景。

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Account {
    private int balance;
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    public void deposit(int amount) {
        lock.lock();
        try {
            balance += amount;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

3. 读写锁（java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock）

读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只有一个线程可以同时写入。这对于读操作远多于写操作的情况非常有用，可以提高并发性能。

import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class Cache {
    private Map<String, Object> cache = new HashMap<>();
    private ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    public Object get(String key) {
        lock.readLock().lock();
        try {
            return cache.get(key);
        } finally {
            lock.readLock().unlock();
        }
    }

    public void put(String key, Object value) {
        lock.writeLock().lock();
        try {
            cache.put(key, value);
        } finally {
            lock.writeLock().unlock();
        }
    }
}

4. 原子变量（java.util.concurrent.atomic）

原子变量是一组线程安全的变量类，保证了对变量的读写操作是原子的。这对于需要频繁更新的变量非常有用，例如计数器和标志位。

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class Counter {
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    public void increment() {
        count.incrementAndGet();
    }

    public int getCount() {
        return count.get();
    }
}