排他锁（Exclusive Lock），也称为写锁或互斥锁，是一种严格的并发控制机制，确保同一时间只有一个线程能够访问和修改共享资源。其他线程在锁被释放前，无法进行读或写操作，从而保证数据的一致性和完整性。
核心原理
独占访问
- 线程获取排他锁后，独占资源，禁止其他线程的读写请求。
- 适用于写操作，如数据更新、删除等场景。
锁的互斥性
- 排他锁与任何其他锁（包括共享锁、其他排他锁）互斥。
- 必须等待当前锁释放后，其他线程才能获取锁。
排他锁的优缺点
优点
- 强一致性：确保数据修改的原子性，避免脏写和数据竞争。
- 实现简单：多数编程语言和数据库提供内置支持。
缺点
- 并发度低：同一时间仅一个线程可操作，可能导致性能瓶颈。
- 死锁风险：多线程循环等待锁时可能产生死锁。
实现方式
1. 数据库层面
- MySQL：
SELECT * FROM table WHERE id = ? FOR UPDATE; -- 排他锁- 事务提交前，其他事务无法读取或修改该行数据。
2. Java语言实现
synchronized关键字：
public class SynchronizedExample { private final Object lock = new Object(); public void writeData() { synchronized (lock) { // 临界区代码，同一时间仅一个线程执行 } } }ReentrantLock：
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class ReentrantLockExample { private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); public void writeData() { lock.lock(); try { // 临界区代码 } finally { lock.unlock(); // 必须在finally中释放锁 } } }ReadWriteLock的写锁：
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock; public class WriteLockExample { private final ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock(); public void writeData() { rwLock.writeLock().lock(); // 获取写锁（排他锁） try { // 写操作，禁止其他线程读写 } finally { rwLock.writeLock().unlock(); } } }
排他锁的典型应用场景
数据更新操作
- 如库存扣减、账户转账，确保原子性。
文件写入
- 避免多线程同时修改文件导致数据错乱。
临界资源访问
- 如全局计数器、配置文件修改。
与其他锁的对比
| 锁类型 | 读并发 | 写并发 | 互斥对象 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 排他锁 | 独占 | 独占 | 读锁、写锁 | 写操作为主，如账户扣款 |
| 共享锁 | 允许多个 | 独占 | 写锁 | 读多写少，如数据库查询 |
| 乐观锁 | 无锁 | CAS检查 | 无（冲突重试） | 冲突少的读多写少场景 |
| 悲观锁 | 独占 | 独占 | 所有操作 | 冲突多的写操作场景 |
注意事项
死锁预防
- 按相同顺序获取锁，设置锁超时时间。
- 使用
ReentrantLock.tryLock()避免死锁。
锁粒度优化
- 避免在大方法上加锁，减小锁的范围。
性能监控
- 高并发场景下，通过工具（如JStack）监控锁竞争情况。
Java中的排他锁工具
synchronized关键字
- 隐式锁，由JVM自动释放。
ReentrantLock
- 显式锁，支持公平锁、可中断锁、条件变量。
ReadWriteLock的写锁
- 与读锁配合使用，实现读写分离。
总结
排他锁通过独占资源确保数据一致性，适用于写操作频繁、对数据完整性要求高的场景。但在高并发环境下，过度使用会导致性能瓶颈。现代系统通常结合排他锁与其他锁机制（如共享锁、乐观锁），根据业务特点选择合适的并发控制策略，以平衡性能与数据安全。
