Java是一门面向对象的编程语言，而对象的并发访问是多线程编程中很常见的场景。在多线程编程中，为了保证数据的一致性和避免竞态条件，Java提供了锁和同步机制。
锁
1. 什么是锁？
锁是一种多线程编程中用于控制对共享资源访问的机制。当一个线程访问共享资源时，可以用锁来控制其他线程对该资源的访问。
2. 锁的种类
Java中常见的锁包括互斥锁、读写锁和条件锁等。其中，最常用的锁是synchronized关键字提供的互斥锁。
3. 互斥锁
互斥锁是一种最基本的锁，用于控制对共享资源的访问。它确保同一时间只有一个线程能够访问该资源，其他线程需要等待当前线程释放锁才能进行访问。
（1）使用synchronized关键字实现互斥锁
public class MutexLock {
private final Object lock = new Object();
public void criticalSection() {
synchronized (lock) {
// 共享资源的操作
}
}
}
在上述代码中，通过synchronized关键字定义一个同步块来实现互斥锁。同步块中的代码只能被一个线程执行，其他线程需要等待。
4. 读写锁
（1）什么是读写锁？
读写锁是一种用于优化读多写少场景的锁，它允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。读写锁可以提升并发性能。
（2）使用ReentrantReadWriteLock实现读写锁
public class ReadWriteLockExample {
private static final ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
private static final Lock readLock = lock.readLock();
private static final Lock writeLock = lock.writeLock();
private static int value = 0;
public static void read() {
readLock.lock();
try {
// 读取共享资源
System.out.println(value);
} finally {
readLock.unlock();
}
}
public static void write(int newValue) {
writeLock.lock();
try {
// 写入共享资源
value = newValue;
} finally {
writeLock.unlock();
}
}
}
在上述代码中，我们使用ReentrantReadWriteLock类实现读写锁。读操作可以并发执行，而写操作是互斥的。
5. 条件锁
条件锁是一种用于在多线程程序中实现线程等待和唤醒的机制。它可以让某些线程在某个条件不满足时等待，直到满足条件后被唤醒。
（1）使用Condition实现条件锁
public class ConditionLock {
private final Lock lock = new ReentrantLock();
private final Condition condition = lock.newCondition();
private boolean isConditionMet = false;
public void waitForCondition() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (!isConditionMet) {
condition.await();
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void signalCondition() {
lock.lock();
try {
isConditionMet = true;
condition.signal();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
在上述代码中，我们使用ReentrantLock类和Condition接口实现条件锁。await()方法用于等待条件满足，signal()方法用于唤醒等待的线程。
同步
1. 什么是同步？
同步是一种保证多个线程操作共享数据时的顺序性和一致性的机制。Java中常见的同步机制包括synchronized关键字和Lock接口。
2. 同步机制的作用
同步机制可以避免竞态条件和数据不一致的问题。它确保了多个线程对共享数据的操作按照一定的顺序进行，从而保证了数据的一致性。
3. 使用synchronized关键字实现同步
Java中最常用的同步机制是使用synchronized关键字。它可以通过修饰方法或代码块来实现对共享资源的同步访问。
（1）修饰方法
public synchronized void synchronizedMethod() {
// 共享资源的操作
}
（2）修饰代码块
public void synchronizedBlock() {
synchronized (lock) {
// 共享资源的操作
}
}
4. 使用Lock接口实现同步
除了使用synchronized关键字，Java还提供了Lock接口用于实现同步机制。它提供了比synchronized更灵活的同步控制。
public class LockExample {
private final Lock lock = new ReentrantLock();
public void synchronizedMethod() {
lock.lock();
try {
// 共享资源的操作
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
在上述代码中，我们使用ReentrantLock类实现了Lock接口。通过调用lock()方法来获得锁，unlock()方法来释放锁。
总结
锁和同步机制是Java并发编程中非常重要的概念。锁用于控制对共享资源的访问，同步机制用于保证多个线程对共享数据的操作的顺序性和一致性。我们可以使用synchronized关键字或Lock接口来实现锁和同步机制，并解决多线程并发访问的问题。
本文来自极简博客，作者：紫色薰衣草，转载请注明原文链接：Java并发编程中的锁与同步机制
