Java高并发之并发锁
引言
在并发编程中，为了保证线程安全和数据一致性，我们需要使用并发锁来控制对共享资源的访问。Java提供了多种并发锁的实现，如synchronized关键字、ReentrantLock类等。本文将介绍并发锁的概念、使用场景和常见的实现方式，并通过示例代码和序列图来帮助读者理解。
什么是并发锁？
并发锁是一种同步机制，用于控制对共享资源的访问。当多个线程同时访问共享资源时，可能会出现数据不一致的情况，甚至导致程序崩溃。通过使用并发锁，我们可以保证同一时间只有一个线程访问共享资源，从而避免竞态条件（race condition）和数据不一致的问题。
并发锁的使用场景
并发锁通常用于以下场景：
- 多个线程同时对共享资源进行读写操作。
- 多个线程之间需要协调执行顺序。
- 需要保证某一代码段的原子性操作。
常见的并发锁实现
synchronized关键字
synchronized关键字是Java中最基本的锁机制，用于修饰方法或代码块。在多线程环境下，synchronized关键字可以保证同一时间只有一个线程执行被修饰的方法或代码块。
示例代码：
public class SynchronizedExample {
private int count = 0;
public synchronized void increment() {
count++;
}
}
ReentrantLock类
ReentrantLock是Java.util.concurrent包中提供的可重入互斥锁。相较于synchronized关键字，ReentrantLock提供了更灵活的锁定方式和更多的功能，如可定时的锁等待、可中断的锁等待等。
示例代码：
public class ReentrantLockExample {
private int count = 0;
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void increment() {
lock.lock();
try {
count++;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
ReadWriteLock接口
ReadWriteLock是Java.util.concurrent包中提供的读写锁接口，用于解决读多写少的场景。与互斥锁不同，读写锁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。
示例代码：
public class ReadWriteLockExample {
private int count = 0;
private ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
public void increment() {
lock.writeLock().lock();
try {
count++;
} finally {
lock.writeLock().unlock();
}
}
public int getCount() {
lock.readLock().lock();
try {
return count;
} finally {
lock.readLock().unlock();
}
}
}
并发锁的性能比较
下表列出了synchronized关键字、ReentrantLock类和ReadWriteLock接口在性能上的区别：
| 对比项 | synchronized | ReentrantLock | ReadWriteLock |
|---|---|---|---|
| 性能 | 低 | 中 | 高 |
| 锁定方式 | 隐式锁定 | 显式锁定 | 显式锁定 |
| 功能扩展 | 无 | 有 | 有 |
| 读写分离支持 | 不支持 | 不支持 | 支持 |
序列图
下面是一个使用并发锁的序列图，展示了两个线程同时访问一个共享资源的过程：
sequenceDiagram
participant Thread1
participant Thread2
participant SharedResource
Thread1->>SharedResource: acquire lock
Thread2->>SharedResource: waiting for lock
SharedResource->>Thread1: locked
Thread1->>SharedResource: access resource
Thread1->>SharedResource: release lock
SharedResource->>Thread2: locked
Thread2->>SharedResource: access resource
Thread2->>SharedResource: release lock
``
