当前位置:首页 > 文章列表 > 文章 > java教程 > Java锁机制原理与底层实现详解

Java锁机制原理与底层实现详解

2025-12-27 18:12:38 0浏览 收藏

你在学习文章相关的知识吗?本文《Java锁机制底层实现解析》,主要介绍的内容就涉及到,如果你想提升自己的开发能力,就不要错过这篇文章,大家要知道编程理论基础和实战操作都是不可或缺的哦!

锁的本质是控制临界资源的串行访问,核心目标为互斥、可见性与原子性;synchronized基于Monitor和对象头Mark Word实现,锁升级路径为无锁→偏向锁→轻量级锁→重量级锁;ReentrantLock基于AQS实现,支持更多高级特性;锁优化聚焦减少上下文切换,包括偏向锁、轻量级锁自旋、锁消除与粗化。

Java中的锁是如何实现的_Java锁机制底层原理解析

锁的本质是控制临界资源的串行访问

Java中加锁不是为了“锁住代码”,而是确保多个线程对同一块共享数据(比如一个int变量、一个List对象)的操作不会交错执行。核心目标就三个:互斥(同一时刻只允许一个线程进入)、可见性(一个线程改完,其他线程立刻能看到)、原子性(一连串操作不可被中断)。没有锁,两个线程同时执行 count++,很可能最终只加了1次而不是2次。

synchronized 的底层靠 Monitor 对象和对象头

每个Java对象在HotSpot虚拟机中都有一个“对象头”,其中的Mark Word区域会记录当前锁的状态:无锁、偏向锁、轻量级锁或重量级锁。synchronized 实际上是通过 JVM 内置的 Monitor(监视器)来工作的:

  • Monitor 包含 owner(持有锁的线程)、entry list(等待获取锁的线程队列)、wait set(调用 wait() 后挂起的线程队列)和计数器(支持重入)
  • 当线程进入 synchronized 块时,JVM 尝试用 CAS 修改 Mark Word,成功则获得轻量级锁;失败则可能升级为重量级锁,依赖操作系统 mutex
  • 锁的升级路径是:无锁 → 偏向锁(单线程反复进入)→ 轻量级锁(少量竞争,自旋等待)→ 重量级锁(高竞争,线程挂起)

ReentrantLock 依赖 AQS 队列同步器实现

ReentrantLock 是 JDK 层面的显式锁,不依赖 JVM 指令,而是基于 AbstractQueuedSynchronizer(AQS) 构建:

  • AQS 内部维护一个 volatile int 类型的 state(表示锁状态)和一个双向 FIFO 等待队列
  • 调用 lock() 时,线程先尝试 CAS 修改 state;失败则构造 Node 加入队列,并自旋或挂起
  • unlock() 则释放 state,并唤醒队列头节点;支持公平/非公平策略、可中断、超时获取、多条件变量(Condition)等高级能力
  • 它比 synchronized 更灵活,但需要手动 unlock(),否则容易死锁

锁优化的关键在于减少操作系统介入

真正昂贵的不是“加锁”动作本身,而是线程阻塞和唤醒带来的上下文切换开销。所以 Java 锁机制持续演进的核心逻辑是:

  • 偏向锁:假设“锁总被同一个线程多次获取”,首次获取后直接在 Mark Word 记录线程 ID,后续无需同步操作
  • 轻量级锁:有竞争但不激烈时,让线程在用户态自旋等待(忙等),避免进内核态挂起
  • 自旋 + 适应性:JVM 会根据历史表现动态调整自旋次数,避免空转耗电
  • 锁消除与锁粗化:JIT 编译器在运行期识别出不可能存在竞争的锁(如局部变量上的 synchronized),直接移除;或将多个连续的小同步块合并为一个大块

好了,本文到此结束,带大家了解了《Java锁机制原理与底层实现详解》,希望本文对你有所帮助!关注golang学习网公众号,给大家分享更多文章知识!

知乎小说正版登录入口及官网地址知乎小说正版登录入口及官网地址
上一篇
知乎小说正版登录入口及官网地址
Float与Transition动画优化技巧
下一篇
Float与Transition动画优化技巧
查看更多
最新文章
查看更多
课程推荐
  • 前端进阶之JavaScript设计模式
    前端进阶之JavaScript设计模式
    设计模式是开发人员在软件开发过程中面临一般问题时的解决方案,代表了最佳的实践。本课程的主打内容包括JS常见设计模式以及具体应用场景,打造一站式知识长龙服务,适合有JS基础的同学学习。
    543次学习
  • GO语言核心编程课程
    GO语言核心编程课程
    本课程采用真实案例,全面具体可落地,从理论到实践,一步一步将GO核心编程技术、编程思想、底层实现融会贯通,使学习者贴近时代脉搏,做IT互联网时代的弄潮儿。
    516次学习
  • 简单聊聊mysql8与网络通信
    简单聊聊mysql8与网络通信
    如有问题加微信:Le-studyg;在课程中,我们将首先介绍MySQL8的新特性,包括性能优化、安全增强、新数据类型等,帮助学生快速熟悉MySQL8的最新功能。接着,我们将深入解析MySQL的网络通信机制,包括协议、连接管理、数据传输等,让
    500次学习
  • JavaScript正则表达式基础与实战
    JavaScript正则表达式基础与实战
    在任何一门编程语言中,正则表达式,都是一项重要的知识,它提供了高效的字符串匹配与捕获机制,可以极大的简化程序设计。
    487次学习
  • 从零制作响应式网站—Grid布局
    从零制作响应式网站—Grid布局
    本系列教程将展示从零制作一个假想的网络科技公司官网,分为导航,轮播,关于我们,成功案例,服务流程,团队介绍,数据部分,公司动态,底部信息等内容区块。网站整体采用CSSGrid布局,支持响应式,有流畅过渡和展现动画。
    485次学习
查看更多
AI推荐
  • ChatExcel酷表:告别Excel难题,北大团队AI助手助您轻松处理数据
    ChatExcel酷表
    ChatExcel酷表是由北京大学团队打造的Excel聊天机器人,用自然语言操控表格,简化数据处理,告别繁琐操作,提升工作效率!适用于学生、上班族及政府人员。
    3453次使用
  • Any绘本:开源免费AI绘本创作工具深度解析
    Any绘本
    探索Any绘本(anypicturebook.com/zh),一款开源免费的AI绘本创作工具,基于Google Gemini与Flux AI模型,让您轻松创作个性化绘本。适用于家庭、教育、创作等多种场景,零门槛,高自由度,技术透明,本地可控。
    3660次使用
  • 可赞AI:AI驱动办公可视化智能工具,一键高效生成文档图表脑图
    可赞AI
    可赞AI,AI驱动的办公可视化智能工具,助您轻松实现文本与可视化元素高效转化。无论是智能文档生成、多格式文本解析,还是一键生成专业图表、脑图、知识卡片,可赞AI都能让信息处理更清晰高效。覆盖数据汇报、会议纪要、内容营销等全场景,大幅提升办公效率,降低专业门槛,是您提升工作效率的得力助手。
    3686次使用
  • 星月写作:AI网文创作神器,助力爆款小说速成
    星月写作
    星月写作是国内首款聚焦中文网络小说创作的AI辅助工具,解决网文作者从构思到变现的全流程痛点。AI扫榜、专属模板、全链路适配,助力新人快速上手,资深作者效率倍增。
    4823次使用
  • MagicLight.ai:叙事驱动AI动画视频创作平台 | 高效生成专业级故事动画
    MagicLight
    MagicLight.ai是全球首款叙事驱动型AI动画视频创作平台,专注于解决从故事想法到完整动画的全流程痛点。它通过自研AI模型,保障角色、风格、场景高度一致性,让零动画经验者也能高效产出专业级叙事内容。广泛适用于独立创作者、动画工作室、教育机构及企业营销,助您轻松实现创意落地与商业化。
    4051次使用
微信登录更方便
  • 密码登录
  • 注册账号
登录即同意 用户协议隐私政策
返回登录
  • 重置密码