java多线程加锁的三种方式

原创admin 分类：热门问答 2024-04-09 13:27:17 0

java多线程加锁的三种方式

在Java多线程编程中，线程安全是一个不可忽视的问题。为了保证共享资源在并发访问时的完整性和一致性，我们需要使用加锁机制来控制线程对资源的访问。本文将详细介绍Java中常用的三种多线程加锁方式：synchronized关键字、ReentrantLock类以及ReadWriteLock类，并提供相应的代码案例和使用场景分析。

1. synchronized关键字【1】

定义与目的

synchronized是Java中的一个关键字，用于创建互斥锁，防止多个线程同时访问共享资源。它可以修饰方法或者代码块，确保同一时间只有一个线程能够执行特定的代码段。

使用条件

当多个线程尝试访问用synchronized修饰的方法或代码块时，只有一个线程能够获取锁并执行。
如果一个线程已经获取了锁，其他线程将被阻塞，直到锁被释放。

核心类与方法

synchronized关键字本身不对应特定的类或方法，它是Java语言内置的语法结构。

使用场景

当需要简单快速地同步单个方法或代码块时，synchronized是一个好的选择。
它适用于锁竞争不激烈，且对性能要求不是特别高的场景。

代码案例

public class TicketSeller {
    private int ticketsAvailable = 100;

    public synchronized void sellTicket() {
        if (ticketsAvailable > 0) {
            ticketsAvailable--;
            System.out.println("Ticket sold: " + ticketsAvailable);
        }
    }
}

2. ReentrantLock类【1】

定义与目的

ReentrantLock是java.util.concurrent.locks包中的一个类，它是一个可重入的互斥锁。与synchronized相比，ReentrantLock提供了更灵活的锁操作，如尝试非阻塞地获取锁、可中断的锁获取、公平性选择等。

使用条件

当需要更复杂的锁控制，如尝试获取锁、定时等待、中断等待等场景时，ReentrantLock是更合适的选择。

核心类与方法

ReentrantLock类提供了lock()、unlock()、tryLock()、lockInterruptibly()等方法来控制锁的获取和释放。

使用场景

在锁竞争较为激烈，或者需要更细粒度控制锁行为的场景下，ReentrantLock是首选。

代码案例

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Account {
    private double balance;
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void deposit(double amount) {
        lock.lock();
        try {
            balance += amount;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void withdraw(double amount) {
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            balance -= amount;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

3. ReadWriteLock类【1】

定义与目的

ReadWriteLock是java.util.concurrent.locks包中的一个接口，它维护一对关联的锁：一个用于读取，一个用于写入。多个线程可以同时获取读锁，但写锁是互斥的。这种锁适用于读多写少的场景，可以提高并发性能。

使用条件

当共享资源的读操作远多于写操作时，使用ReadWriteLock可以提高系统的并发性能。

核心类与方法

ReentrantReadWriteLock是ReadWriteLock接口的一个实现，它提供了readLock()和writeLock()方法来获取读锁和写锁。

使用场景

适用于缓存等读操作频繁，写操作较少的应用场景。

代码案例

import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class Cache {
    private final Object data;
    private final ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();

    public Cache(Object data) {
        this.data = data;
    }

    public Object read() {
        rwLock.readLock().lock();
        try {
            return data;
        } finally {
            rwLock.readLock().unlock();
        }
    }

    public void write(Object newData) {
        rwLock.writeLock().lock();
        try {
            data = newData;
        } finally {
            rwLock.writeLock().unlock();
        }
    }
}

对比表格

特性/锁类型	synchronized	ReentrantLock	ReadWriteLock
实现方式	关键字	类	接口
灵活性	低	高	中
可中断性	否	是	否
公平性	否（非公平默认）	可配置	否
锁获取方式	阻塞式	多种方式	读多写少优化
适用场景	简单同步	复杂同步控制	读多写少