Java中的鎖機(jī)制是保證多線(xiàn)程并發(fā)訪問(wèn)共享資源安全性的重要手段之一。Java提供了兩種類(lèi)型的鎖機(jī)制：synchronized關(guān)鍵字和Lock接口。本文將介紹這兩種鎖機(jī)制的原理及使用方法，并通過(guò)代碼示例講解它們的使用。

synchronized關(guān)鍵字

synchronized關(guān)鍵字是Java語(yǔ)言?xún)?nèi)置的一種鎖機(jī)制，它可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)代碼塊或方法的同步控制。synchronized可以保證在同一時(shí)刻只有一個(gè)線(xiàn)程可以執(zhí)行被鎖定的代碼塊或方法，其他線(xiàn)程則需要等待鎖釋放后才能繼續(xù)執(zhí)行。這種機(jī)制可以避免多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)對(duì)共享資源進(jìn)行操作而引發(fā)的數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題。

原理

synchronized鎖的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于Java對(duì)象頭中的Mark Word（標(biāo)記字段）。每個(gè)Java對(duì)象都有一個(gè)Mark Word，用于存儲(chǔ)對(duì)象的元數(shù)據(jù)信息。synchronized鎖就是利用Mark Word中的標(biāo)志位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程獲取鎖時(shí)，它會(huì)將對(duì)象頭中的標(biāo)志位設(shè)置為鎖定狀態(tài)，其他線(xiàn)程在嘗試獲取鎖時(shí)，發(fā)現(xiàn)標(biāo)志位已被設(shè)置為鎖定狀態(tài)，就會(huì)進(jìn)入等待狀態(tài)，直到鎖被釋放。

使用方法

synchronized可以用來(lái)修飾代碼塊和方法，具體用法如下：

代碼塊同步

synchronized (lockObject) {
    // 需要同步的代碼塊
}

其中，lockObject是一個(gè)Java對(duì)象，用來(lái)作為鎖對(duì)象。當(dāng)線(xiàn)程進(jìn)入同步塊時(shí)，它會(huì)嘗試獲取lockObject對(duì)象的鎖，如果鎖已被其他線(xiàn)程持有，則該線(xiàn)程會(huì)進(jìn)入等待狀態(tài)，直到鎖被釋放。

方法同步

public synchronized void method() {
    // 需要同步的代碼
}

當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程調(diào)用被synchronized修飾的方法時(shí)，它會(huì)嘗試獲取當(dāng)前對(duì)象的鎖，如果鎖已被其他線(xiàn)程持有，則該線(xiàn)程會(huì)進(jìn)入等待狀態(tài)，直到鎖被釋放。需要注意的是，方法同步只對(duì)同一對(duì)象有效，對(duì)不同對(duì)象的方法調(diào)用并不會(huì)互斥。

代碼示例

下面是一個(gè)使用synchronized關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程同步的示例代碼。該代碼定義了一個(gè)Counter類(lèi)，包含一個(gè)count屬性和兩個(gè)方法：increment()和decrement()，分別用于對(duì)count進(jìn)行加1和減1操作。increment()和decrement()方法都使用synchronized關(guān)鍵字進(jìn)行同步，以確保對(duì)count的操作是線(xiàn)程安全的。

public class Counter {
    private int count;
?
    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
?
    public synchronized void decrement() {
        count--;
    }
?
    public int getCount() {
        return count;
    }
}

Lock接口

除了synchronized關(guān)鍵字外，Java還提供了Lock接口來(lái)實(shí)現(xiàn)鎖機(jī)制。相對(duì)于synchronized，Lock接口提供了更加靈活的鎖定方式和更加精細(xì)的控制，例如可以實(shí)現(xiàn)公平鎖和非公平鎖、可重入鎖等。

原理

Lock接口的實(shí)現(xiàn)原理和synchronized類(lèi)似，都是通過(guò)占用對(duì)象的鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)同步控制。不同的是，Lock接口提供了更多的方法來(lái)控制鎖的獲取和釋放，例如tryLock()方法可以嘗試獲取鎖，如果獲取失敗則不會(huì)阻塞線(xiàn)程，而是直接返回。

使用方法

Lock接口的使用相對(duì)比較復(fù)雜，需要注意鎖的獲取和釋放時(shí)機(jī)，以避免死鎖等問(wèn)題。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的Lock接口使用示例：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
?
public class Counter {
    private int count;
    private Lock lock = new ReentrantLock();
?
    public void increment() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
?
    public void decrement() {
        lock.lock();
        try {
            count--;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
?
    public int getCount() {
        return count;
    }
}

在上述代碼中，我們使用了ReentrantLock類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)Lock接口。在increment()和decrement()方法中，我們使用了lock()方法獲取鎖，使用了unlock()方法釋放鎖。需要注意的是，為了避免線(xiàn)程因異常而無(wú)法釋放鎖，我們將獲取鎖和釋放鎖的代碼放在了try...finally塊中。

公平鎖與非公平鎖

Lock接口的實(shí)現(xiàn)可以是公平鎖（FairLock）或非公平鎖（NonFairLock）。公平鎖指的是鎖的獲取是按照請(qǐng)求的先后順序進(jìn)行的，而非公平鎖則不保證鎖的獲取順序。在實(shí)際應(yīng)用中，公平鎖可以保證所有線(xiàn)程都有平等的機(jī)會(huì)獲取鎖，但是會(huì)降低性能，因?yàn)榫€(xiàn)程需要等待前面的線(xiàn)程釋放鎖；而非公平鎖則可能會(huì)導(dǎo)致某些線(xiàn)程一直無(wú)法獲取鎖，但是會(huì)提高性能，因?yàn)榫€(xiàn)程可以不需要等待直接獲取鎖。

可重入鎖

Lock接口還提供了可重入鎖（ReentrantLock），它可以允許一個(gè)線(xiàn)程多次獲取同一把鎖。這種鎖機(jī)制可以避免死鎖等問(wèn)題，并且可以提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。例如，在某個(gè)方法中調(diào)用了另一個(gè)同步方法，如果使用synchronized關(guān)鍵字，需要在內(nèi)部方法中再次獲取鎖才能保證線(xiàn)程安全；而使用可重入鎖則可以直接調(diào)用。

Lock接口提供了更多的方法來(lái)控制鎖的獲取和釋放，例如tryLock()方法可以嘗試獲取鎖，如果獲取失敗則不會(huì)阻塞線(xiàn)程，而是直接返回；lockInterruptibly()方法可以在獲取鎖時(shí)響應(yīng)中斷，可以有效避免死鎖等問(wèn)題。

代碼示例

下面是一個(gè)使用Lock接口實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)鎖的示例：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
?
public class MyReadWriteLock {
    private int value;
    private ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
    private Lock readLock = lock.readLock();
    private Lock writeLock = lock.writeLock();
?
    public int getValue() {
        readLock.lock();
        try {
            return value;
        } finally {
            readLock.unlock();
        }
    }
?
    public void setValue(int value) {
        writeLock.lock();
        try {
            this.value = value;
        } finally {
            writeLock.unlock();
        }
    }
}

在上述代碼中，我們使用了ReentrantReadWriteLock類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)鎖。讀寫(xiě)鎖可以同時(shí)支持多個(gè)讀操作，但只能有一個(gè)寫(xiě)操作，因此可以提高代碼的并發(fā)性能。在getValue()方法中，我們使用了讀鎖來(lái)獲取當(dāng)前的value值，而在setValue()方法中，我們使用了寫(xiě)鎖來(lái)設(shè)置新的value值。

總結(jié)

Lock接口相對(duì)于synchronized關(guān)鍵字提供了更加靈活的鎖定方式和更加精細(xì)的控制。使用Lock接口可以避免死鎖等問(wèn)題，并且可以提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。在實(shí)際應(yīng)用中，需要注意鎖的獲取和釋放時(shí)機(jī)，以避免死鎖等問(wèn)題。同時(shí)，還需要根據(jù)實(shí)際情況選擇公平鎖和非公平鎖，以及可重入鎖等不同的鎖類(lèi)型。

到此這篇關(guān)于淺聊一下Java中的鎖機(jī)制的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java鎖機(jī)制內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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