首页 > Java > java教程 > 正文

Java中的锁是如何实现的_Java锁机制底层原理解析

P粉602998670
发布: 2025-12-19 10:42:07
原创
104人浏览过
锁的本质是控制临界资源的串行访问,核心目标为互斥、可见性与原子性;synchronized基于Monitor和对象头Mark Word实现,锁升级路径为无锁→偏向锁→轻量级锁→重量级锁;ReentrantLock基于AQS实现,支持更多高级特性;锁优化聚焦减少上下文切换,包括偏向锁、轻量级锁自旋、锁消除与粗化。

java中的锁是如何实现的_java锁机制底层原理解析

锁的本质是控制临界资源的串行访问

Java中加锁不是为了“锁住代码”,而是确保多个线程对同一块共享数据(比如一个int变量、一个List对象)的操作不会交错执行。核心目标就三个:互斥(同一时刻只允许一个线程进入)、可见性(一个线程改完,其他线程立刻能看到)、原子性(一连串操作不可被中断)。没有锁,两个线程同时执行 count++,很可能最终只加了1次而不是2次。

synchronized 的底层靠 Monitor 对象和对象头

每个Java对象在HotSpot虚拟机中都有一个“对象头”,其中的Mark Word区域会记录当前锁的状态:无锁、偏向锁、轻量级锁或重量级锁。synchronized 实际上是通过 JVM 内置的 Monitor(监视器)来工作的:

  • Monitor 包含 owner(持有锁的线程)、entry list(等待获取锁的线程队列)、wait set(调用 wait() 后挂起的线程队列)和计数器(支持重入)
  • 当线程进入 synchronized 块时,JVM 尝试用 CAS 修改 Mark Word,成功则获得轻量级锁;失败则可能升级为重量级锁,依赖操作系统 mutex
  • 锁的升级路径是:无锁 → 偏向锁(单线程反复进入)→ 轻量级锁(少量竞争,自旋等待)→ 重量级锁(高竞争,线程挂起)

ReentrantLock 依赖 AQS 队列同步器实现

ReentrantLock 是 JDK 层面的显式锁,不依赖 JVM 指令,而是基于 AbstractQueuedSynchronizer(AQS) 构建:

Phidata
Phidata

Phidata是一个开源框架,可以快速构建和部署AI智能体应用

Phidata 147
查看详情 Phidata
  • AQS 内部维护一个 volatile int 类型的 state(表示锁状态)和一个双向 FIFO 等待队列
  • 调用 lock() 时,线程先尝试 CAS 修改 state;失败则构造 Node 加入队列,并自旋或挂起
  • unlock() 则释放 state,并唤醒队列头节点;支持公平/非公平策略、可中断、超时获取、多条件变量(Condition)等高级能力
  • 它比 synchronized 更灵活,但需要手动 unlock(),否则容易死锁

锁优化的关键在于减少操作系统介入

真正昂贵的不是“加锁”动作本身,而是线程阻塞和唤醒带来的上下文切换开销。所以 Java 锁机制持续演进的核心逻辑是:

立即学习Java免费学习笔记(深入)”;

  • 偏向锁:假设“锁总被同一个线程多次获取”,首次获取后直接在 Mark Word 记录线程 ID,后续无需同步操作
  • 轻量级锁:有竞争但不激烈时,让线程在用户态自旋等待(忙等),避免进内核态挂起
  • 自旋 + 适应性:JVM 会根据历史表现动态调整自旋次数,避免空转耗电
  • 锁消除与锁粗化:JIT 编译器在运行期识别出不可能存在竞争的锁(如局部变量上的 synchronized),直接移除;或将多个连续的小同步块合并为一个大块

以上就是Java中的锁是如何实现的_Java锁机制底层原理解析的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

最佳 Windows 性能的顶级免费优化软件
最佳 Windows 性能的顶级免费优化软件

每个人都需要一台速度更快、更稳定的 PC。随着时间的推移,垃圾文件、旧注册表数据和不必要的后台进程会占用资源并降低性能。幸运的是,许多工具可以让 Windows 保持平稳运行。

下载
来源:php中文网
本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn
最新问题
开源免费商场系统广告
热门教程
更多>
最新下载
更多>
网站特效
网站源码
网站素材
前端模板
关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2025 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号