关于java中提到的锁

之前一直听到很多的锁，什么公平锁，可重入锁，自选锁。。。，一直都没有搞明白这些都是什么玩意，直到现在我觉得是时候要缕一下这个东西了

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java中锁的分类可以分为如下几类：

1.公平锁/非公平锁

2.可重入锁/不可重入锁

3.独享锁/共享锁

4.互斥锁/读写锁

5.乐观锁/悲观锁

6.分段锁

7.偏向锁/轻量级锁/重量级锁

8.自旋锁

以上这些名次并不是单一的，有的是指锁的状态，有的是指锁的特性，有的值锁的设计，接下来，我们就一起解释下这些锁

公平锁/非公平锁

公平锁是指当多个线程的时候，会按照申请的顺序来获取锁，所以顾名思义，非公平锁就是获取锁的方式可能不会按照顺序，甚至有可能后申请的线程先获取到锁，有可能会照成优先级反转或者饥饿现象，对于Java中的ReentrantLock来说，可以通过构造方法来指定该锁是否是公平锁，默认是非公平锁，非公平锁的优点比公平锁的吞吐量大，而java中关键字synchronized而言也是一种非公平锁，因为他不像ReentrantLock是可以通过AQS来实现线程的调度，所以无法变成公平锁。

可重入锁

可重入锁，从名字可以看出就是可重复调用，所以可重入锁又叫做递归锁，是指在同一个线程在外层方法获取锁的时候，在进入内层方法会自动获取锁，对于java来说，ReentrantLock和Synchronized都是可重入锁，可重入锁的好处就是避免了死锁的问题。

独享锁/共享锁，互斥锁/读写锁

独享锁是指该锁一次只能被一个线程拥有，而共享锁是可以被多个线程持有，对于Lock的实现类，ReadWriteLock的读锁就是共享锁，而写锁就是独享锁，所以该读写锁应用时是读读可以共享，读写，写写都是互斥的，当然对于ReentrantLock和synchronized也是独享锁，当然独享锁与共享锁也是通过AQS来实现的，通过实现不同的方法，来实现独享或者共享。

乐观锁/悲观锁

乐观和悲观锁并不是指锁的什么特性，而是指看待并发同步的角度。乐观锁认为对于同一个数据的并发操作，是不会发生修改的，在更新数据的时候采用尝试的方法去更新，不断的尝试更新，乐观的认为，不加锁的并发操作是没有事情的；悲观锁则相反，悲观锁认为对于同一个数据的并发操作，一定是会发生修改的，哪怕没有修改，也会认为修改。因此对于同一个数据的并发操作，悲观锁采取加锁的形式。悲观的认为，不加锁的并发操作一定会出问题。所以综合来讲，乐观锁适合用于读多写少的场景，不加锁的时候，性能很高。而悲观锁适合用于读少写多的场景，能够保证写入的数据绝对安全。那么在java中使用的话，悲观锁就是各种的锁，而乐观锁就是采用CAS算法，无锁编程，典型的就是原子类，通过CAS自璇实现原子操作的更新。

分段锁

分段锁只是一种设计，对于常见的就是ConcurrentHashMap，它并发的实现就是采用分段锁的形式来实现高效的并发操作，我们就那ConcurrentHashMap来分析一下分段锁的含义和设计思想，ConcurrentHashMap中的分段锁是Segment，它类似于一个HashMap的结构（jdk7和jdk8中的实现），里面是一个Entry数组，而数组中的每一个元素又都是一个链表，同时又是一个ReentrantLock，当需要put元素的时候，并不是对整个hashmap进行加锁，而是先通过hashcode来知道他要放在那一个分段中，然后对这个分段进行加锁，所以当多线程put的时候，只要不是放在一个分段中，就实现了真正的并行的插入。但是，在统计size的时候，可就是获取hashmap全局信息的时候，就需要获取所有的分段锁才能统计。分段锁的设计目的是细化锁的粒度，当操作不需要更新整个数组的时候，就仅仅针对数组中的一项进行加锁操作。

偏向锁/轻量级锁/重量级锁

这三种锁是指锁的状态，并且是针对Synchronized。在Java 5通过引入锁升级的机制来实现高效Synchronized。这三种锁的状态是通过对象监视器在对象头中的字段来表明的。偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁。降低获取锁的代价。轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候，被另一个线程所访问，偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞，提高性能。重量级锁是指当锁为轻量级锁的时候，另一个线程虽然是自旋，但自旋不会一直持续下去，当自旋一定次数的时候，还没有获取到锁，就会进入阻塞，该锁膨胀为重量级锁。重量级锁会让其他申请的线程进入阻塞，性能降低。所以这三个概念是逐级递增的

自旋锁

在Java中，自旋锁是指尝试获取锁的线程不会立即阻塞，而是采用循环的方式去尝试获取锁，这样的好处是减少线程上下文切换的消耗，缺点是循环会消耗CPU。典型的自旋锁的实现如下图：

由于自旋锁只是将当前线程不停地执行循环体，不进行线程状态的改变，所以响应速度更快。但是当线程数不停增加时，性能下降明显，因为每个线程都需要执行，占用CPU时间。如果线程竞争不激烈，并且保持锁的时间段，适合使用自旋锁。

总结：以上就是关于锁的各种概念，其实实际操作中用的最多的也就是ConcurrentHashMap，其他的情况也要根据实际情况来做，但是理解这些概念可以帮助我们更好的掌握锁的使用机制，当然，面试也是加分项了，一起加油吧，与君共勉！