Java 锁机制详解：用“厕所门”和“防盗门”轻松理解多线程同步

Java 锁机制详解：用“厕所门”和“防盗门”轻松理解多线程同步

目录

• 锁的作用
• synchronized 关键字
• ReentrantLock
• ReadWriteLock
• StampedLock
• 避免死锁的诀窍
• 总结与对比

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锁的作用

生活中的例子：公共厕所一次只能进一人，门上的“有人/无人”标志就是锁。
程序中的作用：当多个线程操作共享资源（如银行账户余额）时，锁保证数据安全。

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synchronized 关键字

1. 同步方法

class BankAccount {private int balance = 100;// 锁住整个对象public synchronized void withdraw(int amount) {if (balance >= amount) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 取款 " + amount);balance -= amount;}}
}

类比：厕所门自动上锁，其他人必须等待。

2. 同步代码块

public void withdraw(int amount) {// 只锁关键代码synchronized(this) { if (balance >= amount) {balance -= amount;}}
}

优势：缩小锁范围，提高效率。

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ReentrantLock

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;class TicketSeller {private int tickets = 10;private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();public void sellTicket() {lock.lock(); // 手动加锁try {if (tickets > 0) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 卖出第 " + tickets--);}} finally {lock.unlock(); // 必须手动释放！}}
}

特点：

• 支持公平锁（new ReentrantLock(true)）
• 可尝试获取锁（tryLock()）
• 可中断等待（lockInterruptibly()）

类比：手动开关的防盗门，灵活控制进出规则。

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ReadWriteLock

import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;class Cache {private Object data = null;private ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();// 读操作：共享锁public Object getData() {rwLock.readLock().lock();try {return data;} finally {rwLock.readLock().unlock();}}// 写操作：独占锁public void updateData(Object newData) {rwLock.writeLock().lock();try {data = newData;} finally {rwLock.writeLock().unlock();}}
}

适用场景：读多写少（如商品库存查询）。

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StampedLock

import java.util.concurrent.locks.StampedLock;class Point {private double x, y;private StampedLock lock = new StampedLock();// 乐观读：假设写操作很少发生public double distanceFromOrigin() {long stamp = lock.tryOptimisticRead();double currentX = x, currentY = y;if (!lock.validate(stamp)) { // 检查是否有写操作stamp = lock.readLock(); // 转为悲观读锁try {currentX = x;currentY = y;} finally {lock.unlockRead(stamp);}}return Math.sqrt(currentX * currentX + currentY * currentY);}
}

特点：在读多写少时性能更高，但实现复杂。

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避免死锁的诀窍

经典死锁场景：两人在独木桥相遇，互不相让。
解决方案：

1. 固定顺序获取锁：比如先锁 A 再锁 B。
2. 设置超时时间：tryLock(5, TimeUnit.SECONDS)。

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总结与对比

锁类型	特点	适用场景
synchronized	自动加锁/释放，简单但性能较低	简单同步需求
ReentrantLock	手动控制，支持公平锁/条件变量	复杂同步场景
ReadWriteLock	读写分离，提升读性能	读多写少（如缓存）
StampedLock	乐观读，性能最高但实现复杂	极高并发读，极少写

提示：实际开发中优先选择 synchronized，需要高级功能时再考虑其他锁。