Java多线程中的互斥锁及其实现方式

Java面试题之多线程 什么是互斥锁？

互斥锁（Mutex，Mutual Exclusion）是一种用于控制对共享资源访问的同步机制。在多线程编程中，当多个线程需要访问同一资源（如变量、数据结构或文件）时，互斥锁可以确保在同一时刻只有一个线程能够访问该资源，从而避免数据竞争和不一致性的问题。

互斥锁的工作原理

1. 锁的获取：当一个线程想要访问共享资源时，它首先尝试获取互斥锁。如果锁当前是可用的，线程就可以成功获取锁并访问资源；如果锁已经被其他线程持有，当前线程将被阻塞，直到锁被释放。

2. 锁的释放：当线程完成对共享资源的操作后，它必须释放互斥锁，以便其他线程可以获取锁并访问资源。

在Java中的实现

在Java中，互斥锁可以通过多种方式实现，最常见的方式是使用 synchronized 关键字和 ReentrantLock 类。

1. 使用 synchronized 关键字

public class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}

在这个例子中，increment 和 getCount 方法被声明为 synchronized，这意味着同一时间只有一个线程可以执行这些方法，从而保证了对 count 变量的安全访问。

2. 使用 ReentrantLock

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Counter {
    private int count = 0;
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void increment() {
        lock.lock(); // 获取锁
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock(); // 确保释放锁
        }
    }

    public int getCount() {
        lock.lock();
        try {
            return count;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

在这个例子中，ReentrantLock 提供了更灵活的锁机制，允许尝试获取锁、定时锁等功能。

总结

互斥锁是多线程编程中非常重要的概念，它帮助我们管理对共享资源的访问，确保数据的一致性和完整性。在使用互斥锁时，需要注意避免死锁和性能问题。