什么是类级别、对象级别、显式和内在锁定？

Question

我一直在研究Java多线程概念。我看得越多，就越困惑。

现在我不明白Java中类级别、对象级别、显式锁定和内在锁定之间的区别。有人能告诉我是什么吗？此外，如果我能得到一些例子来理解，那将对我很有帮助。

Answer 1

“类级”锁定和“对象级”锁定是人为的想法，作者可能对Java的内部锁定的工作原理没有深入的了解。

类级锁定如下所示：

class Foobar {
    static synchronized void moo() { ... }
}

但是这个结构实际上只是一种速记方式:

class Foobar {
    static void moo() {
        synchronized (Foobar.class) { ... }
    }
}

还有对象级锁定，如下所示：

class Foobar {
    synchronized void baa() { ... }
}

只不过是以下内容的简写：

class Foobar {
    static void baa() {
        synchronized (this) { ... }
    }
}

所以实际上，在“类级”和“对象级”锁定之下，只有一个概念，即< code>synchronized块:

synchronized(objectReference) {...}

您只需要知道JVM不允许多个线程同时在同一个对象上同步。

当您想要保护的数据是全局数据时，在访问数据时同步一个全局的单例对象是有意义的。< code>Foobar.class是一个全局单例。

当您要保护的数据完全包含在某个对象实例中时，那么在与该实例关联的东西或实例本身（即this）上进行同步是有意义的。

Answer 2

当您使用“已同步”关键字时，它将使用内部锁或监视器。Java中的每个对象都有一个与之关联的固有锁。每当线程尝试访问同步的块或方法时，它都会获取该对象上的固有锁或监视器或对象级锁。对于静态方法，线程获取类对象上的锁。

public synchronized void doAtomicTransfer(){
  //enter synchronized block , acquire lock over this object.
  operation1()
  operation2();   
} // exiting synchronized block, release lock over this object.

固有锁定机制可能有一些功能限制，例如:

• 无法中断等待获取锁的线程（可中断锁定）。
• 如果不愿意永远等待它，就不可能尝试获取锁（尝试锁定）。一次只能有一个线程持有锁：例如，没有工具允许多个线程同时持有锁以进行只读访问。
• 无法实现非块结构的锁定规则，因为内部锁必须在获取它们的同一块中释放。

显式锁在您需要克服内置同步的一些缺点的情况下很有用。特别是，它们具有以下特性：

• 线程可以尝试中断地获取锁
• 线程可以为尝试获取锁提供超时值
• 支持读/写锁–即，如果未锁定锁进行写入，则允许多个并发读卡器的锁
• 传统的等待/通知隐喻被扩展为允许条件（见下文）
• 支持公平性（如果有多个线程正在等待锁，那么当锁可用时，它们会获取先进先出的顺序）
• 锁定超出块范围的能力：例如，一个方法可以将锁定对象传递给另一个线程
• 例如，可以查询锁以确定它们当前是否有线程等待获取它们

Answer 3

当您在对象上使用同步或间接作为方法签名的一部分时，您正在创建一个内在锁。您依赖于与所有对象和类关联的内置锁。

在 Java 5 中，在包中提供了显式锁，该锁位于 java.util.concurrent.locks 中。最常用的类可能是重入锁。这些提供了使用固有锁的替代方法，并提供了固有锁无法实现的功能。

这种区别仅适用于内部锁。如果您有一个同步的静态方法，那么使用的内部锁将与类对象本身相关联。如果在对象实例上同步（或具有同步实例方法），则它将是一个对象级锁。

Brian Goetz的Java Concurrency in Practice是一本很好的书，它可以帮助我们理解Java中可怕的、令人困惑的多线程编程世界。