Java中的锁详解:类型、原理与优化实践
一、引言
在Java的多线程里,锁是保护线程安全的工具。随着并发变得复杂,开发者得知道锁的类型、实现和优化。本文会从Java锁的分类、特性、应用三方面来写,加上代码和调优技巧,让读者构建锁的知识1011。
二、Java锁的类型与特性
1.?基础锁类型
synchronized是同步的意思
特点:JVM里有隐式锁,靠
monitorenter
/
monitorexit
字节码实现,能重入,且自动释放。
适用场合:同步块或方法,别太搞复杂了。
public synchronized void method {
// 同步代码块}
ReentrantLock,就是重入锁,能多次获取锁
特性:显式锁,得手动拿和放。公平和非公平两种,一般不用公平锁,它吞吐量高。
使用场景:要控制时间,中断反应快的复杂地方。
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java Lock lock=new ReentrantLock;lock.lock;//拿锁 try{//干事}finally{lock.unlock;//放锁}
undefined
2.?高级锁类型
读写锁,英文叫ReadWriteLock
特性:读写分离锁,就像
ReentrantReadWriteLock
),能让多个读线程一起进,写线程只能自己占用资源。
优点:读多写少时,并发性有提高。
ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock;
Lock readLock = rwLock.readLock;
readLock.lock;
try {
// 读操作 } finally {
readLock.unlock;
}
StampedLock 是 Java 新加的功能,8版本里有的
特点:乐观读锁和悲观写锁一起用,版本戳优化读速度。
适用场合:高并发读,有时也写入的场合。
三、锁的底层原理与优化
1.?锁的升级机制
Java虚拟机用偏向锁、轻量级锁、重量级锁升级,来平衡性能和安全性
偏向锁,默认开,它假设没锁竞争,就直接给线程了。
轻量级锁,用CAS抢内存,抢不过就变重量级锁。
重量锁:操作互斥量,它开销很大。
2.?性能优化实践
减少锁的大小,用分段锁,像
ConcurrentHashMap
Segment设计)减少锁冲突。
锁分离:读写操作分开,然后
ReadWriteLock
提升并发度。
防死锁;要“按序加锁”,或用
tryLock
超时机制。
四、常见误区与解决方案
非公平锁导致饥饿
在高并发写场景中选择公平锁
同步块过大
拆分同步代码,仅同步关键路径
忽视锁重入
使用可重入锁(如
synchronized
、
ReentrantLock
)
五、总结
掌握Java锁机制的关键在于锁类型选择、升级及调优。开发者要看业务情况来决定锁的粒度、公平和吞吐量,用JVM监控工具像VisualVM看下锁竞争,达成高并发时线程安全和性能都好。
延伸阅读:
Java并发编程的小窍门
JVM锁的机制,深度讲一下
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