class T{ String s; } public class Example { // 方法，使用 t.s 加锁 private void a(T t) { synchronized (t.s) { // 使用 t.s 作为锁对象 System.out.println(t.s); // 模拟一些操作，表示持有锁的时间 try { Thread.sleep(1000); // 暂停线程 1 秒，模拟长时间操作 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } public static void main(String[] args) { T =new T() t.s=”123″; a(t) } 这种加锁有效吗？机制是怎样的？最佳实践应该怎样？深入原理详细讲解
ChatGPT said:
ChatGPT
在你的示例代码中，使用 t.s 作为 synchronized 锁对象来加锁，这种加锁方式是有问题的，主要原因是字符串在 Java 中的特殊行为以及潜在的安全隐患。
1. 加锁无效的原因：字符串池的影响
Java 中的字符串是不可变对象，而且有一个字符串池机制，这意味着相同内容的字符串会被重用。
示例问题
javaCopy codeString str1 = "123";
String str2 = "123";
System.out.println(str1 == str2); // 输出 true
在上面的代码中，str1 和 str2 都引用了相同的字符串对象（由于字符串池机制）。这会导致不同的对象 T 使用相同的字符串 t.s 时，它们实际上会持有相同的锁。这会产生以下两个问题：
- 潜在的锁竞争：不同对象的操作可能会争抢同一个锁，导致不必要的锁竞争。
- 意外锁定行为：代码设计中，期望的是锁定特定对象的特定字段，但由于字符串池机制，锁可能会被其他意外的线程持有。
2. 如何加锁才能有效
2.1 使用对象字段作为锁对象
在多线程场景中，应该使用一个专用的对象实例作为锁对象，而不是字符串或其他不可变对象。
javaCopy codeclass T {
final Object lock = new Object(); // 使用独立的锁对象
String s;
}
private void a(T t) {
synchronized (t.lock) { // 使用专用的锁对象
System.out.println(t.s);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
这样就可以确保锁对象是唯一的，不会因为字符串池而共享锁对象，从而避免潜在的锁竞争问题。
2.2 使用 ReentrantLock 代替 synchronized
ReentrantLock 提供了更灵活的锁功能，例如支持公平锁和非公平锁、可中断的锁、超时的锁等。推荐在复杂的同步场景中使用。
javaCopy codeimport java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
class T {
final Lock lock = new ReentrantLock();
String s;
}
private void a(T t) {
t.lock.lock(); // 加锁
try {
System.out.println(t.s);
Thread.sleep(1000); // 模拟长时间操作
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
t.lock.unlock(); // 确保释放锁
}
}
3. 最佳实践
3.1 避免使用可变对象（如字符串）作为锁
使用字符串加锁存在风险，因为字符串可能被不同线程共享。如果必须使用字符串加锁，可以使用 new String("value")，但这种方式效率低且不推荐。
3.2 使用内部锁对象
为每个需要加锁的对象维护一个单独的锁对象，确保锁的粒度更细，有效减少不必要的锁竞争。
3.3 在高并发场景下使用 ReentrantLock
在需要复杂锁机制的场景下，ReentrantLock 能提供更灵活的锁控制和可见性，尤其在需要锁的中断、超时、条件等待时。
4. 深入原理
4.1 synchronized 的实现原理
- 基于对象头：
synchronized通过锁定对象头中的“锁标志位”实现，标志位用来区分锁的状态（如无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁）。 - 锁的升级：在 Java 中，锁会根据锁竞争的情况逐渐从偏向锁升级到轻量级锁，最终可能升级到重量级锁，以适应不同的并发场景。
4.2 锁的可重入性
- 可重入性：
synchronized是可重入锁，即一个线程在持有锁的情况下可以再次获得同一个锁，而不会产生死锁。 - ReentrantLock 的可重入性：
ReentrantLock也是可重入的，它还提供了尝试获取锁的能力，并且可以响应中断。
5. 总结
- 使用字符串（如
t.s）作为锁对象会由于字符串池机制导致不一致的锁定行为，可能导致锁竞争或意外锁定。 - 推荐使用独立的锁对象（如
Object或ReentrantLock）来确保锁的粒度和独立性。 - 在复杂的锁定场景下，
ReentrantLock提供了更灵活和可控的锁机制，是一个更好的选择。
总之，加锁的核心原则是确保锁对象的唯一性和可控性，以避免不必要的锁竞争和锁失效问题。
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