【MySQL 进阶之路】拓展 - Java 常见锁机制

发布于：2024-12-18 ⋅ 阅读:(76) ⋅ 点赞:(0)

3. Java 后端开发常见锁机制问题

以下是几个与 Java 后端开发 相关的面试问题和 锁机制 的相关表格，帮助更好地理解常见的锁类型和应用场景。

3.1 Java 中的锁类型

锁类型	描述	常见实现类	适用场景
Synchronized	Java 的内置锁，每个对象都有一个监视器锁，可以防止并发冲突。	`synchronized` 关键字	对方法或代码块加锁，单线程中同步执行
ReentrantLock	可重入锁，允许更灵活的锁定机制，比 `synchronized` 更加强大	`java.util.concurrent.locks.ReentrantLock`	需要更细粒度控制的多线程环境
ReadWriteLock	读写锁，允许多个读线程同时访问，写线程独占资源	`java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock`	读多写少的场景，提高读取并发性能
StampedLock	高效的读写锁，优化了大量的读操作，通过版本戳机制降低开销	`java.util.concurrent.locks.StampedLock`	适用于高并发环境中的读操作，较少写操作
Semaphore	信号量，用于控制对共享资源的访问数量	`java.util.concurrent.Semaphore`	限制资源池的大小，控制并发数
CountDownLatch	计数器，用于控制多个线程互相等待，直到一个条件满足	`java.util.concurrent.CountDownLatch`	线程协调与等待，适用于任务结束等待
CyclicBarrier	循环栅栏，用于协调多个线程在某一时刻同时开始执行	`java.util.concurrent.CyclicBarrier`	多线程的阶段性执行协调

3.2 数据库锁与 Java 锁的区别

特性	数据库锁	Java 锁
粒度	行锁、表锁、页锁等，通常是数据库事务层面上的控制	锁定代码块、方法、对象，控制程序内存中的线程竞争
锁的获取方式	数据库通过事务隔离级别和锁机制（如 `SELECT FOR UPDATE`）加锁	通过 `synchronized`、`ReentrantLock` 等实现同步
并发性能	行锁并发性能较高，表锁较低	`ReentrantLock` 提供更多灵活性，`synchronized` 性能较差但简单易用
使用场景	数据库访问层，控制数据库中的数据一致性与隔离性	代码执行层，控制多线程并发访问共享资源
死锁风险	数据库死锁可能发生，需依赖事务回滚机制	Java 锁死锁发生时会导致线程永久等待，需要开发者手动避免
事务支持	强事务支持，通常由数据库管理事务	事务支持需要通过外部框架（如 Spring）结合实现

4. Java 中的锁与并发控制的高级问题

问题	描述	解答要点
如何避免死锁	通过多线程的死锁问题，如何避免死锁的发生	避免嵌套锁、锁顺序、使用 `tryLock` 等方式避免
什么是乐观锁与悲观锁	介绍并发控制中的两种方式：悲观锁和乐观锁	悲观锁：`SELECT FOR UPDATE`；乐观锁：基于版本号的控制
锁的竞争与上下文切换	锁竞争引起的性能问题，如何优化	减少锁的粒度、减少锁持有时间、使用无锁算法
什么是分布式锁？如何实现？	在分布式环境中，如何确保数据的一致性与锁控制	使用 Redis、ZooKeeper 等实现分布式锁
如何使用 `ReentrantLock` 实现公平锁	如何确保多线程环境中的公平性，避免线程饥饿	使用 `ReentrantLock` 提供公平锁的构造函数

这些表格提供了多维度的比较和解答，帮助您在面试中全面理解和应用不同的锁机制和并发控制策略，尤其在 Java 后端开发中会涉及到这些问题。

锁类型	锁粒度	并发性	锁定范围	事务隔离性	描述
行锁	最细粒度（锁定单行）	高并发	锁定特定数据行	提供较高的事务隔离性，通常支持 Serializable 和 Repeatable Read	锁定表中的单行数据，允许并发事务操作不同的行，但会增加锁竞争。适合高并发写入操作。
间隙锁	锁定行与行之间的空隙（范围）	中等并发	锁定两个索引值之间的“空隙”	避免“幻读”现象，保证事务一致性。对插入操作有较强的隔离性。	锁定一个范围（空隙），防止其他事务在该间隙插入数据，从而避免幻读，但不会锁定实际的行数据。
临键锁	锁定键值范围	中等并发	锁定特定的键值范围	提供类似于行锁的隔离性，但范围较大，常见于范围查询或索引范围的保护。	锁定某个键值范围，用于防止其他事务在此范围内插入或修改数据，通常用于范围查询的场景。
表锁	粗粒度（锁定整表）	低并发	锁定整个表	提供较低的隔离性，通常用于不需要高并发的全表操作。	锁定整个表，所有事务都无法访问该表的数据，适用于全表操作如备份、清理等。性能较差。
意向锁	由行锁或表锁组合成的锁粒度	不直接影响并发性	锁定事务意图的粒度	不直接影响事务隔离性，主要用于协调多粒度锁。	用于表示事务希望在更低粒度（如行锁）上加锁的意图，确保高粒度锁和细粒度锁不会冲突。