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Java 常见锁类型及适用场景详解
系统梳理了 Java 中的锁机制，涵盖内置锁 synchronized 与显式锁 Lock 接口。详细解析了可重入锁、乐观锁与悲观锁、公平与非公平锁、读写锁及锁升级原理。结合实战选型指南，针对简单互斥、高并发读写、任务排队等不同场景推荐合适的锁方案，帮助开发者优化并发性能与线程安全。
系统梳理了 Java 中的锁机制，涵盖内置锁 synchronized 与显式锁 Lock 接口。详细解析了可重入锁、乐观锁与悲观锁、公平与非公平锁、读写锁及锁升级原理。结合实战选型指南，针对简单互斥、高并发读写、任务排队等不同场景推荐合适的锁方案，帮助开发者优化并发性能与线程安全。
这是最核心的分类维度，直接决定锁的使用方式和核心能力。
Java 关键字，JVM 层面实现的隐式锁（无需手动释放），是最基础、使用最广泛的锁。JDK1.6 后引入「锁升级」机制，性能大幅提升。
Mark Word + 监视器锁（ObjectMonitor）；public class SynchronizedDemo {
// 1. 实例方法锁（对象锁）：锁当前实例对象
public synchronized void objectLock() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取对象锁");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {}
}
// 2. 静态方法锁（类锁）：锁当前类的 Class 对象
public static synchronized void classLock() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取类锁");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {}
}
// 3. 代码块锁：自定义锁对象（灵活度最高）
private final Object lockObj = new Object();
public void blockLock() {
synchronized (lockObj) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取代码块锁");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {}
}
}
public static void main(String[] args) {
SynchronizedDemo demo = new SynchronizedDemo();
// 竞争同一对象锁，串行执行
new Thread(demo::objectLock, "线程 1").start();
new Thread(demo::objectLock, "线程 2").start();
}
}
JUC 包下 java.util.concurrent.locks.Lock 接口的实现类，手动加锁 / 释放锁（需在 finally 中释放，避免死锁），是 synchronized 的补充和增强。
| 实现类 | 核心特性 |
|---|---|
| ReentrantLock | 可重入、支持公平 / 非公平、可中断、超时获取锁 |
| ReentrantReadWriteLock | 读写分离（读共享、写独占）、可重入 |
| StampedLock | 支持乐观读、读写锁、写锁，性能优于读写锁 |
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class ReentrantLockDemo {
// 公平锁（按请求顺序获取），默认非公平锁（性能更高）
private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
public static void doTask() {
// 1. 加锁（可替换为 lockInterruptibly()：可中断锁）
lock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁");
// 模拟业务操作
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt(); // 恢复中断状态
} finally {
// 2. 释放锁（必须放 finally，否则死锁）
if (lock.isHeldByCurrentThread()) {
lock.unlock();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放锁");
}
}
}
public static void main(String[] args) {
new Thread(ReentrantLockDemo::doTask, "线程 A").start();
new Thread(ReentrantLockDemo::doTask, "线程 B").start();
}
}
基于锁的行为和并发特性分类，帮你理解锁的底层逻辑和适用场景。
| 类型 | 定义 | 示例 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 可重入锁 | 同一线程可多次获取同一把锁，不会死锁 | synchronized、ReentrantLock | 所有业务场景（递归调用、同一线程多次操作共享资源） |
| 不可重入锁 | 同一线程多次获取同一锁会死锁 | 自定义简单自旋锁（未处理重入） | 极少使用（仅严格限制锁获取次数的特殊场景） |
public class ReentrantDemo {
public synchronized void outer() {
System.out.println("外层方法获取锁");
inner(); // 同一线程再次获取同一锁，无死锁
}
public synchronized void inner() {
System.out.println("内层方法获取锁");
}
public static void main(String[] args) {
new ReentrantDemo().outer(); // 正常执行，无死锁
}
}
这是并发设计思想的分类，而非具体锁实现。
| 类型 | 核心思想 | 实现方式 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 悲观锁 | 假设必有竞争，先锁后执行 | synchronized、ReentrantLock | 高冲突、写多读少（如库存扣减、转账） |
| 乐观锁 | 假设无竞争，先执行后检测 | CAS（Atomic 类）、版本号 | 低冲突、读多写少（如计数器、缓存更新） |
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class OptimisticLockDemo {
// CAS 是乐观锁的核心实现
private static final AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
// 原子自增（无锁，冲突时重试）
public static void increment() {
count.incrementAndGet();
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Runnable task = () -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) increment();
};
Thread t1 = new Thread(task);
Thread t2 = new Thread(task);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("最终计数：" + count.get()); // 2000（线程安全）
}
}
| 类型 | 定义 | 示例 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 公平锁 | 按请求顺序获取锁，先到先得 | ReentrantLock(true) | 对公平性要求高（如任务排队、避免线程饥饿） |
| 非公平锁 | 不按顺序，线程可插队获取锁 | synchronized、ReentrantLock() | 大部分场景（优先性能，容忍轻微饥饿） |
将锁拆分为「读锁（共享锁）」和「写锁（独占锁）」，核心规则：
读多写少的场景（如缓存、配置读取、商品详情页、数据查询），相比普通独占锁，能大幅提升读并发效率。
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
public class ReadWriteLockDemo {
private static final ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
private static final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = rwLock.readLock();
private static final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = rwLock.writeLock();
private static int cacheData = 0;
// 模拟缓存数据
// 读操作（共享锁，多线程同时执行）
public static void readCache() {
readLock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取缓存：" + cacheData);
Thread.sleep(200); // 模拟读耗时
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
} finally {
readLock.unlock();
}
}
// 写操作（独占锁，串行执行）
public static void updateCache(int newData) {
writeLock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "更新缓存：" + newData);
cacheData = newData;
Thread.sleep(200); // 模拟写耗时
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
} finally {
writeLock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) {
// 5 个读线程（可同时执行，并发效率高）
for (int i = 0; i < 5; i++) {
new Thread(ReadWriteLockDemo::readCache, "读线程" + i).start();
}
// 1 个写线程（独占，所有读线程等待）
new Thread(() -> updateCache(100), "写线程").start();
}
}
JDK1.6 为优化 synchronized 引入的自适应锁机制，锁级别从低到高升级（不可逆），适配不同并发场景：
| 锁类型 | 核心特点 | 适用场景 |
|---|---|---|
| 偏向锁 | 锁偏向第一个线程，无竞争时零开销 | 单线程执行同步代码（如初始化资源） |
| 轻量级锁 | 多线程交替竞争，CAS 自旋获取锁 | 少量线程（2-3 个）交替执行 |
| 重量级锁 | 多线程激烈竞争，线程阻塞（OS 层面） | 大量线程同时竞争锁 |
| 类型 | 定义 | 示例 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 自旋锁 | 获取锁失败时循环重试（自旋），不阻塞 | CAS、synchronized 轻量级锁 | 锁持有时间短、低冲突（如简单变量更新） |
| 阻塞锁 | 获取锁失败时线程阻塞，释放 CPU | synchronized 重量级锁、ReentrantLock | 锁持有时间长、高冲突（如复杂业务逻辑） |
将数据拆分为多个「段（Segment）」，每个段独立加锁，不同段的操作互不阻塞，并发度 = 段数（默认 16）。
JDK1.7 的 ConcurrentHashMap（JDK1.8 后用 CAS+Synchronized 替代），适用于高并发读写 Map 的场景。
| 业务场景 | 推荐锁类型 | 选型原因 |
|---|---|---|
| 简单互斥、代码简洁 | synchronized | 隐式锁，无需手动释放，JVM 优化优异 |
| 可中断 / 超时 / 公平锁 | ReentrantLock | 支持灵活的锁控制特性 |
| 读多写少（缓存 / 查询） | ReentrantReadWriteLock/StampedLock | 读共享，大幅提升读并发效率 |
| 低冲突、简单变量更新 | CAS（AtomicInteger/AtomicLong） | 无锁，性能最高，避免自旋消耗 |
| 高冲突、写多读少（转账） | synchronized/ReentrantLock | 悲观锁，避免高冲突下的 CAS 自旋 CPU 开销 |
| 公平性要求高（任务排队） | ReentrantLock(true) | 按请求顺序获取锁，避免线程饥饿 |
| 高并发 Map 操作 | ConcurrentHashMap | JDK1.8 用 CAS+Synchronized，兼顾性能和安全性 |
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