多线程（14）对象锁和类锁

心已赠人 2024-04-24 23:08 95阅读 0赞

对象锁（Instance Lock）和类锁（Class Lock）是在Java中用于线程同步的两种机制，它们是用来解决多线程中的并发问题，确保线程安全的重要手段。本文将详细探讨这两种锁的概念、作用、实现方式以及它们在实际编程中的应用。

#### 对象锁（Instance Lock） ####

对象锁是指每个对象都自带的一个锁，当我们调用对象的某个同步方法时，该方法会自动获取对象锁。只有当获取了对象锁的线程执行完同步方法后，锁才会被释放，并且在这个锁被释放之前，其他线程是无法访问这个对象的任何同步方法的。

##### 实现机制 #####

在Java中，对象锁的实现通常依赖于`Synchronized`关键字。

1.  **同步实例方法**：将`synchronized`关键字加在实例方法上，锁住的是调用这个方法的对象实例。
2.  **同步代码块**：通过`synchronized`关键字锁定一个对象实例，只有获得这个对象实例锁的线程才能执行该代码块。

##### 特性 #####

*  **互斥性**：同时只有一个线程能持有对象锁，从而访问同步方法或代码块。
 *  **可重入性**：已经获得对象锁的线程可以再次进入该对象的其他`synchronized`方法，而不会被自己的锁阻塞。
 *  **不可中断性**：一旦线程获得锁，就不能被中断，必须等到线程释放锁后其它线程才能继续竞争。

##### 示例 #####

设想一个简单的计数器类：

public class Counter {
        
        private int count = 0;
    
        public synchronized void increment() {
        
            count++;
        }
    
        public synchronized int getCount() {
        
            return count;
        }
    }

在这个`Counter`类中，`increment`方法和`getCount`方法都是同步的。当一个线程访问`increment`方法时，它持有该对象的锁，此时其他线程将无法同时访问任何一个同步方法，直到锁被释放。

#### 类锁（Class Lock） ####

类锁是指加在类的静态方法或静态代码块上的锁。静态方法属于类级别的，不属于某个对象实例，所以通过类锁来控制静态方法的并发访问。类锁实际上锁的是类的Class对象，因为Java虚拟机(JVM)为每一种类型只创建一个Class对象。

##### 实现机制 #####

类锁通常也是通过`synchronized`关键字来实现。

1.  **同步静态方法**：在静态方法前加上`synchronized`关键字，它锁的是这个类的Class对象。
2.  **同步代码块**：通过`synchronized(ClassName.class)`来获取当前类的类锁。

##### 特性 #####

*  **全局锁**：类锁在Java虚拟机中是唯一的，因此静态同步方法或静态同步代码块在同一时刻只能由一个线程访问。
 *  **可重入性**：跟对象锁一样，类锁也是可重入的。
 *  **不可中断性**：持有类锁的线程不能被中断。

##### 示例 #####

再看一个静态计数器的例子：

public class StaticCounter {
        
        private static int count = 0;
    
        public static synchronized void increment() {
        
            count++;
        }
    
        public static synchronized int getCount() {
        
            return count;
        }
    }

在`StaticCounter`类中，由于`increment`和`getCount`方法是静态的同步方法，它们都使用了类锁。这意味着即使是两个`StaticCounter`类的不同实例，同时也只能有一个线程能执行这两个方法中的任何一个。

#### 对象锁与类锁的区别 ####

*  **锁的层次不同**：对象锁是针对对象实例的，而类锁是针对类的Class对象的。
 *  **作用域不同**：对象锁只能锁定同一个对象的实例方法，不同对象的实例方法可以并发访问；而类锁可以锁定所有对象的静态方法，保证同一时刻只有一个线程访问。

#### 实际应用中的注意事项 ####

1.  **合理选择同步策略**：根据需要同步的资源是属于实例还是属于类来选择对象锁还是类锁。
2.  **减少锁的范围**：保持同步块的操作尽量简短，避免在同步块中进行IO操作。
3.  **避免死锁**：在使用多个锁的时候，确保锁的获取顺序一致，避免死锁的产生。
4.  **使用高级并发API**：尽量使用`java.util.concurrent`包提供的高级并发API，如`ReentrantLock`，`Semaphore`等。

#### 结论 ####

对象锁和类锁是Java并发编程中的重要概念，它们分别对应于对象级别和类级别的同步控制。深入理解这两种锁的工作机制、特性和适用场景对于编写高效并且线程安全的程序至关重要。恰当地使用对象锁和类锁可以有效地解决并发环境下的数据一致性和互斥访问问题，是Java多线程编程中不可或缺的工具。