java锁机制详解.pdf

Java锁机制是多线程编程中的关键概念，用于控制对共享资源的并发访问，以确保数据的正确性和一致性。在Java中，主要的锁机制包括synchronized关键字和Lock接口（如ReentrantLock）。这里我们将详细讲解这两种锁以及它们的工作原理。 1. **synchronized关键字** - **synchronized方法**：synchronized修饰的方法会为每个对象创建一个锁，当线程执行到synchronized方法时，需要获取对象的锁才能执行，执行完成后释放锁。如果多个线程同时请求同一个对象的synchronized方法，只有一个线程能够获得锁并执行，其他线程则需等待。 - **synchronized代码块**：与synchronized方法类似，但更细粒度。它可以锁定某个特定的对象，只对代码块内的代码进行同步，从而减少锁的持有时间，提高效率。这被称为同步代码块或监视器锁。 2. **锁的原理与行为** - **线程调度**：线程调度在Java中是不确定的，这意味着线程何时获得锁以及何时执行是不确定的。例如，线程调用Thread.sleep()后何时醒来并不是绝对的，而是取决于JVM的调度策略。 - **锁的获取与释放**：当一个线程获得锁后，其他线程必须等待锁被释放才能尝试获取。在线程执行完同步代码或抛出异常时，锁会被自动释放。 3. **锁的扩展——Lock接口** - **ReentrantLock**：是Java提供的可重入锁，与synchronized相比，提供了更多的控制选项，如公平锁（按照等待时间分配锁）和非公平锁（不保证等待时间），以及tryLock()方法允许尝试获取锁而不阻塞，以及lockInterruptibly()方法允许通过中断来释放锁。 4. **锁的优化** - **减少锁的粒度**：通过将大块的同步代码拆分成小块，可以减少锁的持有时间，降低线程间的竞争，从而提高性能。 - **读写锁**：在读多写少的情况下，可以使用读写锁（如ReentrantReadWriteLock），允许多个读线程同时访问，而写线程独占资源，提高了并发能力。 - **锁分离**：将数据结构中的不同部分分开，用不同的锁来保护，减少锁冲突的可能性。 5. **死锁、活锁与饥饿** - **死锁**：两个或多个线程相互等待对方释放资源，导致都无法继续执行的状态。 - **活锁**：线程不断地尝试获取资源，但由于其他线程不断地改变状态，导致线程无法执行。 - **饥饿**：线程长时间无法获取资源，虽然不会死锁，但也无法执行。 在实际编程中，理解锁的工作原理和行为至关重要，可以帮助避免并发问题，提高代码的可靠性和性能。正确使用锁机制是构建高并发、线程安全程序的关键。