java 单机锁实现

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mob64ca12daebd0 2024-10-31 05:57:03 ©著作权

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Java 单机锁实现指南

在开发中，锁是一种控制多个线程对共享资源访问的方法。本文将介绍如何在 Java 中实现一个简单的单机锁。我们将通过一个清晰的流程和代码示例逐步实现这个目标。

实现流程

我们将通过以下步骤来实现单机锁：

步骤	描述
1. 确定需求	理解何时使用锁，哪些资源需要被保护。
2. 选择锁类型	使用 `ReentrantLock` 或 `synchronized`。
3. 实现锁逻辑	编写代码实现锁的获取和释放逻辑。
4. 测试	确保锁的实现能够正确保护共享资源。

下面我们形成一个 Gantt 图，以清晰地展示项目的时间安排。

gantt
    title 单机锁实现项目计划
    dateFormat  YYYY-MM-DD
    section 项目准备
    确定需求            :done,    des1, 2023-10-01, 1d
    选择锁类型          :done,    des2, 2023-10-02, 1d
    section 开发阶段
    实现锁逻辑          :active,  des3, 2023-10-03, 3d
    测试                :         des4, 2023-10-06, 1d

实现步骤详解

1. 确定需求

首先，我们需要明确代码中将要保护的共享资源，例如一个计数器。单机锁将确保只有一个线程可以访问该资源。

2. 选择锁类型

在 Java 中，有多种锁的实现。我们这里使用内置的 ReentrantLock，因为它提供了更灵活的锁操作。也可以选择 synchronized 关键字，这里我们以 ReentrantLock 为例。

3. 实现锁逻辑

下面是实现单机锁的代码示例：

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

public class Counter {
    private int count = 0;  // 计数器
    private final Lock lock = new ReentrantLock();  // 创建一个锁

    // 增加计数的方法
    public void increment() {
        lock.lock();  // 获取锁
        try {
            count++;  // 对共享资源进行操作
        } finally {
            lock.unlock();  // 释放锁
        }
    }

    // 获取当前计数的方法
    public int getCount() {
        return count;
    }
}

代码解释：

Lock lock = new ReentrantLock();：创建一个 ReentrantLock 实例。
lock.lock();：在访问共享资源前，获取锁，防止其他线程同时访问。
try { ... } finally { lock.unlock(); }：确保即使代码块内发生异常，也能释放锁。
count++：对共享资源计数器进行加一操作。

4. 测试

最后，我们通过多线程测试确保线程安全性。

public class LockTest {
    public static void main(String[] args) {
        Counter counter = new Counter();  // 创建计数器实例

        // 创建多个线程 increments
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    counter.increment();  // 增加计数
                }
            }).start();
        }

        // 等待线程执行完毕
        try {
            Thread.sleep(2000);  // 暂停主线程
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        // 输出最终计数结果
        System.out.println("最终计数值: " + counter.getCount());
    }
}

代码解释：