Java中锁机制核心概念

Java锁机制核心包括synchronized关键字、ReentrantLock、读写锁与CAS原子操作，用于控制多线程对共享资源的访问。1. synchronized通过JVM监视器实现，可修饰实例方法、静态方法和代码块，保证同一时刻仅一个线程执行。2. ReentrantLock为显式锁，支持可重入、公平/非公平选择、中断响应、超时获取及条件变量，需手动加锁并确保在finally中释放。3. 锁类型涵盖可重入锁、读写锁（如ReentrantReadWriteLock，提升读多写少性能）、乐观锁（基于CAS）与悲观锁、自旋锁等。4. CAS是无锁编程基础，AtomicInteger等原子类利用CAS实现线程安全，但存在ABA问题，可用AtomicStampedReference解决。合理选用锁机制可平衡并发性能与安全性。

Java中的锁机制是多线程编程的核心，主要用于控制多个线程对共享资源的访问，防止数据竞争和不一致问题。理解锁的基本概念有助于编写高效、安全的并发程序。

1. synchronized关键字

synchronized 是Java中最基本的内置锁机制，它可以保证同一时刻只有一个线程能执行某个代码块或方法。

它可作用于：

• 实例方法：锁住当前实例对象（this）
• 静态方法：锁住类的Class对象
• 代码块：显式指定锁对象，如 synchronized(obj)

其底层依赖JVM的监视器（Monitor），每个对象都有一个与之关联的Monitor，进入synchronized代码前必须获取该Monitor的所有权。

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2. ReentrantLock 可重入锁

ReentrantLock 是java.util.concurrent.locks包中提供的显式锁，相比synchronized更灵活。

主要特性包括：

• 可重入性：同一线程可多次获取同一把锁
• 公平锁/非公平锁：构造时可选择是否按等待顺序分配锁
• 可中断等待：支持线程在等待锁时响应中断（lockInterruptibly()）
• 超时机制：tryLock(long time, TimeUnit unit) 可设置获取锁的超时时间
• 条件变量：配合Condition实现更细粒度的线程通信

使用时需手动加锁和释放锁，务必在finally块中调用unlock()，避免死锁。

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3. 锁的类型与特性

根据行为和用途，Java中的锁可分为多种类型：

• 可重入锁：线程可重复进入已持有的锁，synchronized和ReentrantLock都支持
• 读写锁（ReadWriteLock）：允许多个读线程同时访问，写线程独占访问。典型实现是ReentrantReadWriteLock，适用于读多写少场景
• 乐观锁 vs 悲观锁：乐观锁假设冲突少，常通过CAS操作实现（如AtomicInteger）；悲观锁假设总会冲突，直接加锁
• 自旋锁：线程不阻塞，循环尝试获取锁，适合锁持有时间短的场景

4. CAS与原子类

CAS（Compare-And-Swap） 是实现无锁并发的基础，是一种硬件级别的原子操作。

Java中的AtomicInteger、AtomicLong等原子类基于CAS实现，无需加锁即可保证线程安全。

CAS包含三个操作数：内存位置V、旧值A、新值B。只有当V的值等于A时，才将V更新为B，否则不修改。

缺点是可能引发ABA问题（值被修改后又改回原值），可通过AtomicStampedReference加入版本号解决。

基本上就这些。掌握synchronized、ReentrantLock、读写锁和CAS机制，就能应对大多数并发场景。关键是根据实际需求选择合适的锁策略，兼顾性能与安全性。

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