java锁底层概述

Java中的锁是并发编程中核心的同步机制之一，用于控制多个线程对共享资源的访问，以保证数据的一致性和完整性。Java锁的底层实现依赖于操作系统的原生线程模型和Java虚拟机（JVM）的实现。这里主要讨论两种常见的锁：synchronized关键字和**java.util.concurrent.locks包中的锁**，如ReentrantLock。

synchronized关键字

synchronized是Java中实现同步的一个基本构建块。它可以用于方法或者代码块上，保证同一时刻只有一个线程可以执行synchronized修饰的方法或代码块。

• 对象锁：当synchronized修饰实例方法或代码块时，它锁定的是调用这个方法的对象。
• 类锁：当synchronized修饰静态方法或代码块时，它锁定的是这个类的Class对象。

底层实现：

• 轻量级锁：当线程初次进入同步块时，JVM会尝试使用轻量级锁的机制来避免操作系统的互斥量开销。这是通过在对象头上的锁记录（Mark Word）中存储锁指针来实现的。如果没有竞争，这种方式效率很高。
• 重量级锁：当有多个线程竞争同一把锁时，轻量级锁会膨胀为重量级锁，此时锁的控制权交给操作系统，通过操作系统的互斥量（Mutex）来实现线程间的同步。
• 偏向锁：偏向锁是一种锁优化手段，它假设锁总是由同一个线程多次获得，通过在对象头标记线程ID来避免锁的竞争。

java.util.concurrent.locks包中的锁

ReentrantLock是java.util.concurrent.locks包中提供的一个重入锁，提供比synchronized更丰富的功能，如尝试非阻塞获取锁、可中断的锁获取等。

底层实现：

• AQS（AbstractQueuedSynchronizer）：ReentrantLock的实现基于AQS框架。AQS使用一个int成员变量表示同步状态，通过内置的FIFO队列来管理获取同步状态失败的线程。
• 锁状态：AQS内部通过volatile变量维护锁的状态，保证状态的可见性。线程的阻塞和唤醒通过LockSupport.park()和LockSupport.unpark(Thread)实现。
• 公平锁与非公平锁：ReentrantLock可以是公平的或非公平的。公平锁意味着等待时间最长的线程会优先获取锁。非公平锁则允许插队，可能会造成某些线程永远获取不到锁（饥饿）。

总结

Java中的锁机制主要通过synchronized关键字和java.util.concurrent.locks包中的类来实现。synchronized依靠JVM内部机制和操作系统原生支持来实现同步，而java.util.concurrent.locks提供了更灵活的锁机制，其实现基于AQS框架。两种锁机制都是Java并发编程中不可或缺的工具，选择哪一种取决于具体需求和使用场景。