在Java中,锁机制是为了保证多线程环境下数据的一致性和完整性而设计的一种同步工具。根据锁的竞争程度和实现方式的不同,可以将Java中的锁分为轻量级锁(Lightweight Lock)和重量级锁(Heavyweight Lock)。以下是这两种锁的区别:
轻量级锁(Lightweight Lock)
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概念:轻量级锁是在Java 6之后引入的一种新的锁优化策略,旨在减少传统锁(即重量级锁)带来的性能开销。它并不是一种具体的锁类型,而是相对于重量级锁而言的一种更高效、更低开销的锁实现方式。
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原理:当一个线程尝试获取某个对象的锁时,如果该对象没有被其他线程锁定,则当前线程会将对象头中的Mark Word设置为指向当前线程栈帧的一个指针,这个过程称为“偏向锁”。如果多个线程同时竞争同一个锁,那么JVM会升级锁的状态,从偏向锁升级到轻量级锁。此时,每个线程都会尝试使用CAS操作来获取锁,如果成功则获得锁并进入临界区;如果失败,则自旋等待一段时间后再次尝试。
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特点:
- 减少了操作系统上下文切换的开销。
- 在线程间竞争不激烈的情况下表现良好。
- 如果竞争过于激烈,可能会导致频繁的自旋,浪费CPU资源。
重量级锁(Heavyweight Lock)
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概念:传统的Java锁机制,如
synchronized关键字所实现的锁,通常被称为重量级锁。这种锁在多线程竞争时会导致线程阻塞,从而增加系统的调度负担。 -
原理:当一个线程获取了某个对象的锁后,其他试图获取同一对象锁的线程会被阻塞,直到第一个线程释放锁为止。被阻塞的线程将进入等待队列,由操作系统负责管理这些线程的调度。
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特点:
- 线程阻塞和唤醒的代价较高。
- 更适用于线程竞争激烈的场景,因为它可以避免CPU空转浪费资源。
- 相比轻量级锁,重量级锁的实现更加简单直接。
区别总结
- 性能开销:轻量级锁在竞争不激烈的情况下开销较小,而重量级锁在竞争激烈时可以更好地利用CPU资源。
- 适用场景:轻量级锁适合于线程间竞争较少的场景,而重量级锁更适合于高并发、高竞争的环境。
- 实现机制:轻量级锁主要依赖于自旋等待和CAS操作来避免线程阻塞,而重量级锁则是通过操作系统内核来管理和调度被阻塞的线程。
总的来说,Java的锁机制是灵活且智能的,可以根据实际的运行情况自动调整锁的级别,以达到最佳的性能表现。