安卓开发中如何使用java锁

一、java锁的概念

在Java中，锁（lock）是一种用于实现线程同步的机制，它可以保证多个线程在共享资源上的互斥访问，避免数据的不一致或者冲突。Java提供了两种主要的锁机制：内置锁（intrinsic lock）和显式锁（explicit lock）。

内置锁是通过synchronized关键字实现的，它可以修饰方法或者代码块，表示只有获得了该对象的锁才能执行该方法或者代码块。内置锁是可重入的，也就是说一个线程可以多次获取同一个对象的锁，但必须释放相同次数的锁才能让其他线程进入。

显式锁是通过java.util.concurrent.locks包中提供的Lock接口及其实现类实现的，例如ReentrantLock、ReadWriteLock等。显式锁需要手动地获取和释放，并且提供了更多的功能和灵活性，例如可中断、可超时、可公平等。

二、java锁的原理

Java中的锁机制主要依赖于JVM和操作系统层面提供的支持。JVM在每个对象头部存储了一个标记字（mark word），用于存储对象自身信息以及与同步相关信息。当一个线程尝试获取一个对象上的内置锁时，会先检查该对象头部是否已经被其他线程占用（即是否有hashcode或者指向其他线程栈帧），如果没有，则尝试使用CAS操作将自己的栈帧指针写入到标记字中，表示成功获取到了该对象上的内置锁；如果已经被占用，则会进入阻塞状态，并等待其他线程释放该对象上锁，支持乐观读、悲观读和写操作，以及条件等待。乐观读意味着不加锁而只是验证一个版本戳（stamp），如果在读操作期间没有发生写操作，则认为读取成功；否则需要重试或者升级为悲观读。悲观读和写操作与ReentrantReadWriteLock类似。

使用显式锁的一般步骤是：

• 创建一个Lock实例
• 在需要同步的代码前调用lock()或者tryLock()方法获取锁
• 在同步代码中执行业务逻辑
• 在同步代码后调用unlock()方法释放锁

例如，以下代码使用ReentrantLock实现了一个简单的计数器：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Counter {
    private int count;
    private Lock lock;

    public Counter() {
        count = 0;
        lock = new ReentrantLock();
    }

    public void increment() {
        lock.lock(); // 获取锁
        try {
            count++; // 执行业务逻辑
        } finally {
            lock.unlock(); // 释放锁
        }
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

四、java锁的代码优化方式

使用java锁可以提高多线程程序的正确性和性能，但也需要注意一些编码规范和技巧，以避免出现死锁、活锁、饥饿、性能下降等问题。以下是一些常见的java锁的代码优化方式¹²：

• 尽量减少同步范围：只对必须保证原子性的最小代码块进行同步，以减少线程阻塞和竞争的时间。
• 尽量避免嵌套同步：如果一个线程需要同时获取多个对象上的内置锁或者显式锁，可能会导致死锁或者性能下降。如果必须使用嵌套同步，应该按照固定的顺序获取和释放锁，并且尽量缩短持有时间。
• 尽量使用非阻塞算法：非阻塞算法是指不依赖于线程阻塞来实现同步的算法，例如CAS（Compare And Swap）操作。非阻塞算法可以提高并发性能和可伸缩性，并且避免死锁等问题。
• 尽量使用高级并发工具类：Java提供了一些高级并发工具类来实现更复杂和更高效的同步功能，例如Semaphore（信号量）、CountDownLatch（倒计时门闩）、CyclicBarrier（循环屏障）、Exchanger（交换器）等。这些工具类可以简化编码难度，并且提供更好的性能和可靠性。

五、总结

本文介绍了安卓开发中如何使用java锁，包括java锁的概念、原理、api的使用方式、代码优化方式等方面。通过合理地使用java锁，可以提高多线程程序在安卓平台上运行时的正确性和性能。

六、附录：java锁的api的示例代码

以下是一些使用java锁的api的示例代码，供您参考：

6.1 ReentrantLock的使用

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ReentrantLockDemo {
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    public void print() {
        lock.lock(); // 获取锁
        try {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.print(i + " ");
            }
            System.out.println();
        } finally {
            lock.unlock(); // 释放锁
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ReentrantLockDemo demo = new ReentrantLockDemo();
        // 创建两个线程，分别调用print方法
        Thread t1 = new Thread(() -> demo.print());
        Thread t2 = new Thread(() -> demo.print());
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

6.2 ReentrantReadWriteLock的使用

import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class ReentrantReadWriteLockDemo {
    private ReadWriteLock rwlock = new ReentrantReadWriteLock();
    private int data;

    public void read() {
        rwlock.readLock().lock(); // 获取读锁
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " read data: " + data);
            Thread.sleep(1000); // 模拟读操作耗时
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            rwlock.readLock().unlock(); // 释放读锁
        }
    }

    public void write(int newData) {
        rwlock.writeLock().lock(); // 获取写锁
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " write data: " + newData);
            data = newData;
            Thread.sleep(1000); // 模拟写操作耗时
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            rwlock.writeLock().unlock(); // 释放写锁
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
  StampedLockDemo demo = new StampedLockDemo();
    // 创建三个线程，分别调用read和write方法
    Thread t1 = new Thread(() -> demo.read());
    Thread t2 = new Thread(() -> demo.write(100));
    Thread t3 = new Thread(() -> demo.read());
    t1.start();
    t2.start();
    t3.start();
}

待完善