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JAVA锁机制：对象锁与类锁

news 2025/6/22 21:15:55

JAVA锁机制：对象锁与类锁

在多线程编程中，合理使用锁机制是保证数据一致性和线程安全的关键。本文将通过示例详细讲解 Java 中的对象锁和类锁的原理、用法及区别。

一、未加锁的并发问题

先看一段未加锁的代码：

public class SynchronizedTest {private int shareField = 0;public void add() {shareField++;System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 当前的shareField为：" + shareField);}public static void main(String[] args) {SynchronizedTest sync = new SynchronizedTest();new Thread(() -> {for (int n = 0; n < 100000; n++) {sync.add();}}).start();new Thread(() -> {for (int n = 0; n < 100000; n++) {sync.add();}}).start();}
}

上述代码启动两个线程，每个线程各自循环10万次，对 shareField 进行自增。理论上，最终 shareField 应为 200000，但实际运行结果往往小于 200000：

当前线程：Thread-0 当前的shareField为：199994
当前线程：Thread-0 当前的shareField为：199995
...

原因在于多个线程并发修改同一变量，导致数据竞争。

二、对象锁

对象锁用于保护同一个实例的资源，确保同一时刻只有一个线程能访问被锁定的代码块。

1. 锁定非静态方法

public class SynchronizedTest {private int shareField = 0;public synchronized void add() {shareField++;System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 当前的shareField为：" + shareField);}// 省略 main 方法
}

synchronized 修饰非静态方法时，锁的是当前实例对象 (this)。

2. 锁定 this 对象（代码块）

有时只需对方法中的部分代码加锁，可以使用同步代码块：

public void add() {synchronized (this) {shareField++;System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 当前的shareField为：" + shareField);}
}

3. 锁定特定对象

也可以指定其他对象作为锁：

private final Object obj = new Object();
public void add() {synchronized (obj) {shareField++;System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 当前的shareField为：" + shareField);}
}

对象锁特点

锁对象：当前实例（this）或指定对象
多线程访问同一实例的同步方法时互斥
不同实例之间互不影响

三、类锁

类锁用于保护类级别的资源（如静态变量），确保同一时刻只有一个线程能访问被锁定的静态资源。

1. 锁定静态方法

public static synchronized void add() {shareField++;System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 当前的shareField为：" + shareField);
}

synchronized 修饰静态方法时，锁的是类的 Class 对象。

2. 锁定 class 对象

public void add() {synchronized (SynchronizedTest.class) {shareField++;System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 当前的shareField为：" + shareField);}
}

3. 锁定静态实例变量

private static final Object obj = new Object();
public void add() {synchronized (obj) {shareField++;System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 当前的shareField为：" + shareField);}
}

类锁特点

锁对象：类的 Class 对象或静态实例变量
所有实例共享同一把锁，实现全局互斥

四、对象锁与类锁的区别

选择对象锁还是类锁，取决于需要保护的变量是实例级还是类级（静态）。

例如：

public class SynchronizedTest {private static int shareField = 0;public void add() {synchronized (this) {shareField++;System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 当前的shareField为：" + shareField);}}public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {SynchronizedTest sync1 = new SynchronizedTest();for (int n = 0; n < 100000; n++) {sync1.add();}}).start();new Thread(() -> {SynchronizedTest sync2 = new SynchronizedTest();for (int n = 0; n < 100000; n++) {sync2.add();}}).start();}
}

上述代码中，两个线程分别操作不同实例，但都修改静态变量 shareField。此时对象锁无法保证线程安全，需使用类锁：

public void add() {synchronized (SynchronizedTest.class) {shareField++;System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 当前的shareField为：" + shareField);}
}

五、总结

特性	对象锁	类锁
锁对象	当前实例（this）/obj	类的Class对象/静态实例变量
作用范围	同一实例间互斥	所有实例间互斥
适用场景	保护实例级变量	保护类级变量（静态变量）
并发影响	不同实例间无互斥	所有实例共享同一把锁
实现方式	synchronized方法/代码块	static synchronized方法/class锁对象