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java锁的实现原理

发布时间:2022-06-19 20:19:26

java中文件加锁机制是怎么实现的。

Java中文件加锁机制如下:
在对文件操作过程中,有时候需要对文件进行加锁操作,防止其他线程访问该文件。对文件的加锁方法有两种:
第一种方法:使用RandomAccessFile类操作文件。
在java.io.RandomAccessFile类的open方法,提供了参数实现独占的方式打开文件:
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rws");
其中的“rws”参数,rw代表读取和写入,s代表了同步方式,也就是同步锁。这种方式打开的文件,就是独占方式的。

第二种方法:使用sun.nio.FileChannel对文件进行加锁。
代码:
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("file.txt", "rw");
FileChannel fc = raf.getChannel();
FileLock fl = fc.tryLock();
if(fl.isValid())
System.out.println("You have got the file lock.");

以上是通过RandomAccessFile来获得文件锁的,方法如下:
代码:
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("file.txt");
FileChannel fc = fos.getChannel(); //获取FileChannel对象
FileLock fl = fc.tryLock(); //or fc.lock();
if(null != fl)
System.out.println("You have got file lock.");
//TODO write content to file
//TODO write end, should release this lock
fl.release(); //释放文件锁
fos.close; //关闭文件写操作

如果在读文件操作的时候,对文件进行加锁,操作过程如下:
FileChannel也可以从FileInputStream中直接获得,但是这种直接获得FileChannel的对象直接去操作FileLock会报异常NonWritableChannelException,需要自己去实现getChannel方法,代码如下:
private static FileChannel getChannel(FileInputStream fin, FileDescriptor fd) {
FileChannel channel = null;
synchronized(fin){
channel = FileChannelImpl.open(fd, true, true, fin);
return channel;
}
}

其实,看FileInputStream时,发现getChannel方法与我们写的代码只有一个地方不同,即open方法的第三个参数不同,如果设置为false,就不能锁住文件了。缺省的getChannel方法,就是false,因此,不能锁住文件。

㈡ Java锁有哪些种类,以及区别

一、公平锁/非公平锁

公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。

非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序,有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁。有可能,会造成优先级反转或者饥饿现象。

对于Java ReentrantLock而言,通过构造函数指定该锁是否是公平锁,默认是非公平锁。非公平锁的优点在于吞吐量比公平锁大。

对于Synchronized而言,也是一种非公平锁。由于其并不像ReentrantLock是通过AQS的来实现线程调度,所以并没有任何办法使其变成公平锁。

二、可重入锁

可重入锁又名递归锁,是指在同一个线程在外层方法获取锁的时候,在进入内层方法会自动获取锁。说的有点抽象,下面会有一个代码的示例。

对于Java ReentrantLock而言, 他的名字就可以看出是一个可重入锁,其名字是Re entrant Lock重新进入锁。

对于Synchronized而言,也是一个可重入锁。可重入锁的一个好处是可一定程度避免死锁。

synchronized void setA() throws Exception{

Thread.sleep(1000);

setB();

}

synchronized void setB() throws Exception{

Thread.sleep(1000);

}

上面的代码就是一个可重入锁的一个特点,如果不是可重入锁的话,setB可能不会被当前线程执行,可能造成死锁。

三、独享锁/共享锁

独享锁是指该锁一次只能被一个线程所持有。

共享锁是指该锁可被多个线程所持有。

对于Java
ReentrantLock而言,其是独享锁。但是对于Lock的另一个实现类ReadWriteLock,其读锁是共享锁,其写锁是独享锁。

读锁的共享锁可保证并发读是非常高效的,读写,写读 ,写写的过程是互斥的。

独享锁与共享锁也是通过AQS来实现的,通过实现不同的方法,来实现独享或者共享。

对于Synchronized而言,当然是独享锁。

四、互斥锁/读写锁

上面讲的独享锁/共享锁就是一种广义的说法,互斥锁/读写锁就是具体的实现。

互斥锁在Java中的具体实现就是ReentrantLock

读写锁在Java中的具体实现就是ReadWriteLock

五、乐观锁/悲观锁

乐观锁与悲观锁不是指具体的什么类型的锁,而是指看待并发同步的角度。

悲观锁认为对于同一个数据的并发操作,一定是会发生修改的,哪怕没有修改,也会认为修改。因此对于同一个数据的并发操作,悲观锁采取加锁的形式。悲观的认为,不加锁的并发操作一定会出问题。

乐观锁则认为对于同一个数据的并发操作,是不会发生修改的。在更新数据的时候,会采用尝试更新,不断重新的方式更新数据。乐观的认为,不加锁的并发操作是没有事情的。

从上面的描述我们可以看出,悲观锁适合写操作非常多的场景,乐观锁适合读操作非常多的场景,不加锁会带来大量的性能提升。

悲观锁在Java中的使用,就是利用各种锁。

乐观锁在Java中的使用,是无锁编程,常常采用的是CAS算法,典型的例子就是原子类,通过CAS自旋实现原子操作的更新。

六、分段锁

分段锁其实是一种锁的设计,并不是具体的一种锁,对于ConcurrentHashMap而言,其并发的实现就是通过分段锁的形式来实现高效的并发操作。

我们以ConcurrentHashMap来说一下分段锁的含义以及设计思想,ConcurrentHashMap中的分段锁称为Segment,它即类似于HashMap(JDK7与JDK8中HashMap的实现)的结构,即内部拥有一个Entry数组,数组中的每个元素又是一个链表;同时又是一个ReentrantLock(Segment继承了ReentrantLock)。

当需要put元素的时候,并不是对整个hashmap进行加锁,而是先通过hashcode来知道他要放在那一个分段中,然后对这个分段进行加锁,所以当多线程put的时候,只要不是放在一个分段中,就实现了真正的并行的插入。

但是,在统计size的时候,可就是获取hashmap全局信息的时候,就需要获取所有的分段锁才能统计。

分段锁的设计目的是细化锁的粒度,当操作不需要更新整个数组的时候,就仅仅针对数组中的一项进行加锁操作。

七、偏向锁/轻量级锁/重量级锁

这三种锁是指锁的状态,并且是针对Synchronized。在Java
5通过引入锁升级的机制来实现高效Synchronized。这三种锁的状态是通过对象监视器在对象头中的字段来表明的。

偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问,那么该线程会自动获取锁。降低获取锁的代价。

轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候,被另一个线程所访问,偏向锁就会升级为轻量级锁,其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁,不会阻塞,提高性能。

重量级锁是指当锁为轻量级锁的时候,另一个线程虽然是自旋,但自旋不会一直持续下去,当自旋一定次数的时候,还没有获取到锁,就会进入阻塞,该锁膨胀为重量级锁。重量级锁会让其他申请的线程进入阻塞,性能降低。

八、自旋锁

在Java中,自旋锁是指尝试获取锁的线程不会立即阻塞,而是采用循环的方式去尝试获取锁,这样的好处是减少线程上下文切换的消耗,缺点是循环会消耗CPU。

典型的自旋锁实现的例子,可以参考自旋锁的实现

㈢ 如何使用java的锁机制

多线程同步的实现最终依赖锁机制。我们可以想象某一共享资源是一间屋子,每个人都是一个线程。当a希望进入房间时,他必须获得门锁,一旦a获得门锁,他进去后就立刻将门锁上,于是b,c,d...就不得不在门外等待,直到a释放锁出来后,b,c,d...中的某一人抢到了该锁(具体抢法依赖于jvm的实现,可以先到先得,也可以随机挑选),然后进屋又将门锁上。这样,任一时刻最多有一人在屋内(使用共享资源)。
java语言规范内置了对多线程的支持。对于java程序来说,每一个对象实例都有一把“锁”,一旦某个线程获得了该锁,别的线程如果希望获得该锁,只能等待这个线程释放锁之后。获得锁的方法只有一个,就是synchronized关键字。

㈣ java的加锁机制的问题,简单回答一下就好

每个对象有唯一的一把锁。锁被某个线程获得后,其他线程会阻塞等待,直到锁被释放且获得。
语法
synchronize(对象){
....
},意思就是当前线程需要获得该对象的锁才能运行之后同步块中的代码,没获得就阻塞等待。
这样就避免对该对象同时有多个线程读写,造成数据不同步的问题,从而实现了“同步synchronization”

㈤ java的锁机制,到底都能锁住啥

这是有关线程的概念,多线程在访问同一数据或代码块的时候可能造成数据不一致,即线程不安全,此时需要线程锁,有锁就一次只能一个线程访问,做到保证数据的一致性,下个线程只有在前面的线程执行完之后把锁释放才能访问

㈥ java 锁的本质是什么

任何东西都可以是锁,一把锁在同一时间只能被一个线程占用

㈦ java trylock能实现分布式锁吗

一、zookeeper
1、实现原理:
基于zookeeper瞬时有序节点实现的分布式锁,其主要逻辑如下(该图来自于IBM网站)。大致思想即为:每个客户端对某个功能加锁时,在zookeeper上的与该功能对应的指定节点的目录下,生成一个唯一的瞬时有序节点。判断是否获取锁的方式很简单,只需要判断有序节点中序号最小的一个。当释放锁的时候,只需将这个瞬时节点删除即可。同时,其可以避免服务宕机导致的锁无法释放,而产生的死锁问题。
二、memcached分布式锁
1、实现原理:
memcached带有add函数,利用add函数的特性即可实现分布式锁。add和set的区别在于:如果多线程并发set,则每个set都会成功,但最后存储的值以最后的set的线程为准。而add的话则相反,add会添加第一个到达的值,并返回true,后续的添加则都会返回false。利用该点即可很轻松地实现分布式锁。
三、redis分布式锁
redis分布式锁即可以结合zk分布式锁锁高度安全和memcached并发场景下效率很好的优点,可以利用jedis客户端实现

㈧ JAVA中的内锁机制是什么

多线程同步的实现最终依赖锁机制。我们可以想象某一共享资源是一间屋子,每个人都是一个线程。当A希望进入房间时,他必须获得门锁,一旦A获得门锁,他进去后就立刻将门锁上,于是B,C,D...就不得不在门外等待,直到A释放锁出来后,B,C,D...中的某一人抢到了该锁(具体抢法依赖于JVM的实现,可以先到先得,也可以随机挑选),然后进屋又将门锁上。这样,任一时刻最多有一人在屋内(使用共享资源)。 Java语言规范内置了对多线程的支持。对于Java程序来说,每一个对象实例都有一把“锁”,一旦某个线程获得了该锁,别的线程如果希望获得该锁,只能等待这个线程释放锁之后。获得锁的方法只有一个,就是synchronized关键字。

㈨ JAVA锁机制 有小例子说明最好!

java锁一定要保证锁住的是同一个对象。
一般来说,在方法上上锁,可以用常量字符串,或者静态字符串。看下面的例子。
public class SynTest{
private static String lock = "lockA";
private String a = "abc";

public String setA(String newStr){
/* 因为lock是静态变量,所以只要是SynTest类对象访问该方法时,都会争取这把锁
* 如果lock是成员变量的话,每个SynTest类对象都会有自己的lock变量,那样是锁不
* 上的*/
synchronized(lock){
a = newStr;
}
}
}
当然了,除了上面的方法,还可以使用最新的ReadWriteLock,它的实现与synchronized类似,但都要保证访问的是同一把锁。

㈩ java多线程‘锁’,是用什么锁的,有方法

synchronized关键字可以让你对一个对象加锁,
比如synchronized(this);表示对当前类对象加锁,这是一个排他所,即只有一个线程可以访问被synchronized的对象

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