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特点:
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特点:
简单易用 synchronized 关键字的使用非常简单它可以直接应用于方法或代码块上。对于对象和类的同步方法JVM负责加锁和释放锁开发者不需要手动操作。自动释放锁 当synchronized方法或代码块执行完毕后锁会自动释放减少了死锁发生的可能性。
实现原理:
synchronized 是基于JVM层面实现的同步机制。当一个线程进入synchronized标记的方法或代码块时它会自动获得锁并在退出时自动释放锁。锁的持有对象根据synchronized修饰的是静态方法、实例方法还是代码块分别是类的Class对象、实例对象或者指定的对象。在JVM实现中synchronized用的锁机制是依赖于每个对象内部的一个监视器锁Monitor。进入synchronized块的线程必须获取到这个监视器锁。
ReentrantLock
特点:
可中断的锁获取操作 ReentrantLock 提供了一种能够中断等待锁的线程的机制这可以避免死锁。可实现公平锁 可以通过构造函数指定ReentrantLock为公平锁这意味着等待时间最长的线程会首先获得锁。锁绑定多个条件Condition ReentrantLock 提供了一种能够绑定多个条件Condition的机制这可以分别通知等待中的线程实现更细粒度的线程同步。
实现原理:
ReentrantLock 是基于Java代码层面实现的属于java.util.concurrent.locks包的一部分。它提供了比synchronized更丰富的操作能够更精细地控制锁的获取和释放。ReentrantLock 实现了Lock接口它提供了lock()、unlock()、tryLock()和lockInterruptibly()等方法来控制锁的获取和释放。锁的公平性由构造函数传入的布尔值决定通过内部的同步队列AQS - AbstractQueuedSynchronizer来管理锁的获取和释放。条件变量Condition的实现提供了类似Object监视器方法wait()、notify()和notifyAll()的功能但它们更加灵活可以与任意Lock实现配合使用。
让我们更详细地探讨Java中的几种线程同步机制并通过实际场景来举例说明它们的应用。
volatile关键字和Atomic类都是Java并发编程中保证共享变量操作安全的机制但它们各有特点和适用场景。
volatile关键字
特点:
简单易用 直接将变量声明为volatile无需通过特定的方法访问变量使得代码更简洁、易读。保证可见性 确保一个线程修改了变量的值后其他线程立即可见这个修改。避免指令重排序 在volatile变量的读写操作前后不会进行指令重排优化这在某些情况下是非常重要的。
实现原理:
volatile变量的读写操作直接作用于主内存而普通变量则可能仅作用于CPU缓存中。当一个变量被声明为volatile之后线程在读取该变量时会从主内存刷新最新的值而在写入时会将变量的值刷新回主内存并且写操作会导致其他线程中的缓存无效。
Atomic类
特点:
支持原子性操作 提供了一系列原子操作API如自增incrementAndGet、自减decrementAndGet、设置新值set等不仅保证可见性也保证了操作的原子性。广泛的操作支持 对于复杂的原子性操作提供了支持比如带有条件的更新。性能 相对于锁如synchronized来说Atomic类在高并发场景下通常能提供更好的性能。
实现原理:
Atomic类通过底层硬件的CASCompare-And-Swap操作实现原子性更新这是一种无锁的同步机制。CAS操作包括三个操作数——内存位置V、预期原值A和新值B。如果内存位置的值与预期原值相匹配那么处理器会自动将该位置值更新为新值。否则不做任何操作。整个过程是原子的。
