Java编程实现排他锁代码详解

在Java中，排他锁也就是独占锁，是用来控制对共享资源的访问的一种锁。它允许在同一时间只有一个线程访问共享资源，其他的线程必须等待锁被释放之后才能争抢获取锁。在多线程环境下，使用排他锁可以实现线程之间的同步和协作，防止并发问题的发生。本攻略将详细讲解如何使用Java编程实现排他锁。

什么是排他锁

排他锁是独占锁，它控制同一时间只允许一个线程访问共享资源。当一个线程获取了排他锁，其他线程无法获取锁。只有当获取锁的线程运行完毕并释放锁之后，其他线程才能争抢获取锁。

Java中的排他锁

Java中提供了synchronized关键字和ReentrantLock类来实现排他锁。

synchronized关键字

synchronized关键字是Java中提供的一种内置锁，也称为互斥锁，它可以实现排他锁。synchronized关键字可以修饰方法或代码块。当synchronized修饰的方法或代码块执行时，会尝试去获取锁，如果获取到了锁，执行代码块，执行完毕后释放锁。如果没有获取到锁，则等待直到获取到锁后再执行。

下面是使用synchronized关键字实现排他锁的示例：

public class SynchronizedDemo {

    private static int count = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (SynchronizedDemo.class) {
                    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                        count++;
                    }
                }
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (SynchronizedDemo.class) {
                    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                        count--;
                    }
                }
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

        thread1.join();
        thread2.join();

        System.out.println("count=" + count);
    }
}

在这个示例中，我们创建了两个线程分别对count进行累加和累减的操作，使用synchronized关键字来实现排他锁。在synchronized关键字后面，我们传递了一个类对象SynchronizedDemo.class，这个对象被称为锁的持有者，在多个线程访问共享资源时，通过锁的持有者来控制线程的访问。当一个线程获取了锁之后，其他线程必须等待锁被释放之后才能争抢获取锁。

ReentrantLock类

ReentrantLock类是Java中提供的另一种实现排他锁的方式，与synchronized关键字不同的是，ReentrantLock类提供了比synchronized关键字更灵活的加锁和解锁机制。使用ReentrantLock类时，需要手动调用lock()方法加锁，调用unlock()方法释放锁。

下面是使用ReentrantLock类实现排他锁的示例：

public class ReentrantLockDemo {

    private static int count = 0;

    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                lock.lock();
                try {
                    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                        count++;
                    }
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                lock.lock();
                try {
                    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                        count--;
                    }
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

        thread1.join();
        thread2.join();

        System.out.println("count=" + count);
    }
}

这个示例中，我们创建了两个线程分别对count进行累加和累减的操作，使用ReentrantLock类来实现排他锁。在加锁时，我们使用lock()方法获取锁，在解锁时，我们使用unlock()方法释放锁。

总结

Java中提供了两种方式来实现排它锁，分别是synchronized关键字和ReentrantLock类。使用排它锁可以实现多线程之间的同步和协作，有效地解决线程安全问题和并发访问问题。在使用排它锁时，需要注意锁的持有者和加锁、解锁的时机，避免死锁和资源竞争问题的发生。

示例说明

上面提供了两个示例：一个使用synchronized关键字，一个使用ReentrantLock类。这两个示例的作用是累加和累减count的值，并最终打印出count的值。在示例中使用了两个线程并发访问count，通过使用排它锁，保证了对count的访问不会出现线程安全问题和并发访问问题。