在Java中,鎖是并發編程中的重要概念之一。在多線程程序中,使用同步機制來保證線程安全,而鎖就是其中的一種同步機制。鎖可以分為悲觀鎖和樂觀鎖兩種。
在Java中,悲觀鎖指的是使用synchronized或ReentrantLock等關鍵字實現的鎖,它的特點是在訪問共享變量時,線程會對這個變量進行加鎖,這樣其他線程就無法訪問該變量。悲觀鎖適用于讀寫操作相對均衡的情況下。
class Counter { private int count = 0; public synchronized void increment() { count++; } }
然而,在高并發情況下,使用悲觀鎖會導致性能瓶頸,降低系統的吞吐量。因此,在Java1.5中引入樂觀鎖,即利用CAS(Compare And Swap)操作實現的樂觀鎖。CAS操作是指對一個共享變量執行比較和交換的操作,它是一種無鎖的非阻塞算法。
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; class Counter { private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0); public void increment() { count.incrementAndGet(); } }
可以看出,使用樂觀鎖可以避免悲觀鎖的鎖競爭,提高系統的吞吐量。但是,樂觀鎖也存在一些問題,例如ABA問題和循環時間長等問題。在這種情況下,需要將樂觀鎖升級為悲觀鎖,即將CAS操作改為使用synchronized或ReentrantLock等關鍵字實現的鎖。
Java中的鎖升級和降級可以通過鎖的切換實現,即在需要升級或降級時,對鎖進行切換操作。例如,可以在樂觀鎖進行CAS操作時,判斷操作是否成功,如果失敗則升級為悲觀鎖,進行加鎖操作。
class Counter { private volatile int count = 0; private final Lock lock = new ReentrantLock(); public void increment() { for (;;) { //樂觀鎖 int cur = count; if (unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, cur, cur + 1)) { return; } //升級為悲觀鎖 lock.lock(); try { count++; return; } finally { lock.unlock(); } } } }
總之,在Java中,鎖是實現多線程安全的重要手段之一,不同類型的鎖適用于不同的場景。在使用鎖的時候,需要根據具體情況選擇合適的鎖,并根據鎖的升級和降級操作,提高系統的并發性能。