Java自定义锁实现方法详解
本文深入探讨了Java中如何通过实现 `Lock` 接口并结合 `AbstractQueuedSynchronizer` (AQS) 来构建自定义锁。相较于 `synchronized` 关键字,`Lock` 接口提供了更强大的灵活性。文章重点介绍了基于 AQS 实现不可重入独占锁 `SimpleMutex` 的方法,通过重写 `tryAcquire` 和 `tryRelease` 方法来控制同步状态,并利用 AQS 提供的 `acquire` 和 `release` 方法完成加锁和释放操作。此外,文章还提供了扩展 `SimpleMutex` 的建议,例如支持可重入、实现公平锁以及添加条件变量等,帮助读者理解 AQS 在构建自定义锁中的核心作用,从而实现安全、高效的并发控制。最后,提醒开发者务必在 `finally` 块中释放锁,以避免死锁。
基于AQS可实现自定义锁,如SimpleMutex通过重写tryAcquire和tryRelease控制state状态,实现不可重入独占锁,配合acquire和release方法完成加锁释放,支持扩展可重入、公平性等特性。

在Java中,Lock接口提供了比synchronized关键字更灵活的锁操作。通过实现Lock接口或使用其已有实现(如ReentrantLock),你可以构建自定义的锁逻辑。若想真正“自定义”一个锁,通常不是从零实现Lock接口所有方法,而是基于AQS(AbstractQueuedSynchronizer)来控制状态和排队机制。下面介绍如何基于AQS实现一个简单的不可重入独占锁。
理解Lock与AQS的关系
Lock接口本身只是一个契约,真正的同步控制逻辑通常由内部的Sync类继承AQS来完成。AQS通过一个int类型的state变量管理同步状态,并提供 acquire 和 release 方法来实现获取和释放锁。
常见做法是:
- 定义一个私有内部类继承 AQS
- 重写 tryAcquire 和 tryRelease 方法
- 在外部Lock类中调用AQS提供的acquire()和release()方法
实现一个简单的自定义锁
下面是一个不可重入的独占锁实现:
import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
public class SimpleMutex implements Lock {
// 静态内部类,继承AQS
private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
// 尝试获取锁:当state为0时设为1,表示成功获取
@Override
protected boolean tryAcquire(int acquires) {
if (compareAndSetState(0, 1)) {
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
return true;
}
return false;
}
// 尝试释放锁:将state设回0
@Override
protected boolean tryRelease(int releases) {
if (getState() == 0) throw new IllegalMonitorStateException();
setExclusiveOwnerThread(null);
setState(0);
return true;
}
// 是否处于锁定状态
protected boolean isLocked() {
return getState() == 1;
}
}
private final Sync sync = new Sync();
public void lock() {
sync.acquire(1);
}
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
sync.acquireInterruptibly(1);
}
public boolean tryLock() {
return sync.tryAcquire(1);
}
public boolean tryLock(long timeout, java.util.concurrent.TimeUnit unit)
throws InterruptedException {
return sync.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(timeout));
}
public void unlock() {
sync.release(1);
}
public boolean isLocked() {
return sync.isLocked();
}
public boolean isHeldByCurrentThread() {
return sync.getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread();
}
}
使用自定义锁
这个SimpleMutex可以像其他Lock一样使用:
SimpleMutex lock = new SimpleMutex();
lock.lock();
try {
// 临界区
System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 进入临界区");
} finally {
lock.unlock();
}
注意必须在finally块中释放锁,避免死锁。
扩展功能建议
你可以在基础上添加以下特性:
- 支持可重入:在tryAcquire中判断当前线程是否已持有锁,用state记录重入次数
- 公平锁:在AQS构造函数中传入true,启用FIFO等待队列
- 条件变量:实现newCondition()方法,返回 new ConditionObject()
- 调试信息:重写toString()显示锁状态
今天关于《Java自定义锁实现方法详解》的内容介绍就到此结束,如果有什么疑问或者建议,可以在golang学习网公众号下多多回复交流;文中若有不正之处,也希望回复留言以告知!
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