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java獨占鎖

發布時間:2025-03-22 15:03:35

1. 通俗易懂 悲觀鎖、樂觀鎖、可重入鎖、自旋鎖、偏向鎖、輕量/重量級鎖、讀寫鎖、各種鎖及其Java實現!

本文旨在為Java新手提供一個易於理解的鎖概念整合,消除對各種鎖術語的恐懼感,並淺嘗輒止地解釋它們的底層實現。請注意,以下內容將僅使用HTML標簽進行展示。

Java鎖有多種類型,但不必過於擔心它們之間的區別。例如,一個鎖可以是悲觀鎖、可重入鎖、公平鎖等多種屬性的結合。類比於一個人的身份,一個人可以是醫生、健身愛好者、游戲玩家等多種角色,並非互相排斥。

在Java中,鎖大致可以分為兩類:自動加鎖(如`synchronized`關鍵字)和顯式鎖(如`Lock`介面)。`synchronized`是一種自動管理鎖的機制,適合日常使用,而`Lock`介面則提供更靈活的鎖管理,適用於復雜場景。

`ReentrantLock`、`ReadLock`和`WriteLock`是`Lock`介面的重要實現類,分別對應可重入鎖、讀鎖和寫鎖。`ReadWriteLock`是一個工廠介面,其主要實現類`ReentrantReadWriteLock`包含了用於讀和寫的靜態內部類,這些類都實現了`Lock`介面。

悲觀鎖和樂觀鎖是根據對並發情況的假設來分類的。悲觀鎖假設每次獲取數據時,其他線程可能會修改數據,因此每次獲取數據時都會上鎖。樂觀鎖則假設數據在讀取時不會被修改,但在更新數據前會檢查數據是否被他人修改過。

樂觀鎖的基礎是`CAS`(Compare-and-Swap)操作。通過`CAS`,可以實現一個樂觀鎖,允許多個線程同時讀取數據,但只有一個線程可以成功更新數據。`CAS`操作在硬體層面實現原子性,從而達到鎖的效果,但無需實際的鎖操作,故被稱為無鎖編程

`自旋鎖`是一種鎖機制,通過無限循環(`while(true)`)來嘗試獲取鎖,而無需阻塞等待。盡管自旋鎖在某些場景下可以提高性能,但在大多數情況下,它會導致CPU資源的浪費,因此在Java中沒有直接的自旋鎖類。

`synchronized`鎖的升級機制從偏向鎖、輕量級鎖到重量級鎖,這是一系列優化策略,旨在提高性能和減少鎖的競爭。輕量級鎖實際上是一種自旋鎖,用於處理鎖的競爭。

`可重入鎖`允許同一個線程多次獲取同一把鎖,無需阻塞。大部分Java鎖都是可重入鎖,包括`synchronized`關鍵字和`ReentrantLock`等。

`公平鎖`與`非公平鎖`的概念區分了鎖分配的策略,公平鎖確保了線程按照申請鎖的順序獲得鎖,而非公平鎖則允許後申請的線程在某些情況下先獲取鎖。

`可中斷鎖`允許線程在等待鎖時響應中斷信號,提供了一種靈活的機制來控制線程的等待狀態。

讀寫鎖則將鎖分為讀鎖和寫鎖,允許多個線程同時讀取數據,但在寫操作時需要獨占鎖,以避免數據不一致的問題。

通過了解這些鎖類型及其特性,可以在實際開發中根據需求選擇最合適的鎖機制,提高程序的性能和穩定性。

2. Java的鎖:公平鎖,非公平鎖,可重入鎖,自旋鎖,獨占鎖(寫鎖) / 共享鎖(讀鎖) / 互斥鎖

Java中的鎖分類及其特點如下

注意:上述鎖的分類和特點有助於開發者在設計並發程序時,根據具體場景選擇合適的鎖機制,以優化程序性能和避免同步問題。

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