Java锁机制深度解析：从基础到最佳实践

一、Java锁的核心分类

Java锁机制主要分为两类：隐式锁（synchronized） 和 显式锁（Lock接口）。

二、synchronized的底层原理

2.1 对象头与锁状态

每个Java对象头包含Mark Word，存储哈希码、GC年龄、锁状态等信息。锁升级过程如下：

• 偏向锁：首次获取锁时标记线程ID，减少无竞争时的开销。
• 轻量级锁：通过CAS竞争锁标志位，避免线程阻塞。
• 重量级锁：依赖操作系统Mutex实现，线程竞争失败时进入阻塞状态 

  步代码的字节码实现

• 同步方法：通过ACC_SYNCHRONIZED标志标识，JVM隐式加锁。

2.3 最佳实践

• 缩小锁范围：仅同步必要代码块，减少锁竞争。

三、显式锁：ReentrantLock与高级特性

3.1 核心功能

• 可重入性：同一线程多次获取锁，通过计数器实现（类似synchronized）。
• 条件变量：通过Condition实现线程间的精确唤醒（如生产者-消费者模型） 

3.2 代码示例

Java

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); public void increment() { lock.lock(); try { count++; } finally { lock.unlock(); // 必须手动释放 } }

3.3 与synchronized对比

四、分布式锁与高并发实践

4.1 Redis分布式锁

• 基础实现：通过SETNX命令和超时机制实现。
• Redisson优化：
• 看门狗机制：自动续期锁，防止业务未完成锁过期。

4.2 集群环境下的锁挑战

• 主从一致性：RedLock算法需在多数节点获取锁。

五、锁的常见问题与解决方案

1. 死锁：按固定顺序获取锁，或使用tryLock超时机制。

六、总结与场景选择

• 单机低竞争：优先使用synchronized，简化代码。
• 高灵活需求：选择ReentrantLock或ReadWriteLock。

参考资料：

1. Java对象头与锁机制
2. ReentrantLock源码解析
3. 分布式锁实践