Java中锁的类型

思想上的锁：乐观锁/悲观锁

悲观锁

总是假设资源的竞争十分激烈，每次访问数据的时候当前线程都会先加上一把锁，那么在该线程执行过程中，其他线程就不能访问数据并且处于阻塞状态，当该线程执行结束或者异常退出了，其他线程才可以去竞争锁，那么悲观锁就是采取一种保守的思想，提前上锁
Java中的 synchronized 和 ReentrantLock 锁都是一种悲观锁

乐观锁

总是只有某一个线程来访问数据，也就是资源竞争不激烈，那么乐观锁会先让所有线程对数据进行操作，只在最终提交对于数据的修改时才会进行判断，判断在本线程更新数据期间有没有其他线程对这个数据更新过，如果没有的话，就能成功的更新数据，如果有其他线程更新了这个数据，那么本线程更新数据失败
通过 CAS 机制和 版本号来实现，像 juc 包中的 atomic 类中几种原子性更新就是乐观锁的一种实现

应用场景

乐观锁适用于读操作大于写操作的场景中，因为写操作少，那么对于资源的竞争激烈程度低，如果使用悲观锁的话，反而因为锁的开销和内核态与用户态之间来回切换的开销，影响整体的吞吐量
悲观锁适用于写操作大于读操作的情况，当竞争情况激烈的时候，如果采取 CAS 这种乐观锁，那么会有大量的线程一直处于自旋的状态，不停的在读取内存中数据值和预期比较，那么就会白白浪费 CPU 资源

独占锁（排他锁）/ 共享锁

共享锁：指的是一把锁可以被多个线程获取
独占锁：一把锁只可以被一个线程获取
AQS（抽象同步队列管理器）中就提供了独占锁和共享锁的模板方法，其中 ReentrantLock 就是继承了 AQS 中独占锁的模板方法，synchronized 也是独占锁
CountDownLacth 就是共享锁，ReenReadWriteLock （读写锁）即是共享锁也是独占锁

可重入锁

ReentrantLock 和 synchronized 都是可重入锁，在进行锁获取的时候如果发现锁已经被线程获取，那么就会进行判断：当前线程是不是和锁持有的线程相同（其中 synchronized 可以通过锁对象头中的 Mark Word 里面保存的锁线程 ID 进行判断，ReentrantLock 通过指定的方法返回锁持有的线程，然后和当前线程进行一个比较），如果相同，那就就可以进行一个锁重入（synchronized 底层通过 monitorenter 这样一个锁计数器 + 1表示锁重入，ReentrantLock 通过表示锁状态变量 state + 1 来表示锁重入）

公平锁/非公平锁

公平锁：指的是按照锁请求的顺序来获取锁，也就是锁请求的顺序和锁获取的顺序相同
非公平锁：指的是不按照锁请求的顺序获取锁，而是随机的获取锁，当锁释放的时候，等待队列中的线程都有可能会获取到锁
非公平锁的优点：减少公平锁中因为要保证公平性所带来的线程上下文切换的开销，增加了吞吐量
缺点：容易产生饥饿的情况，先到的线程可能比后来的线程晚获取锁

分段锁

ConcurrentHashMap 在 JDK1.7版本中底层就采用的是 segment 数组 + HashEntry 数组 + 链表的形式组织数据，其中 segment 又继承 ReentrantLock ，将整体数据划分成不同的 segment 段，只会对每一段数据进行加锁，也就是锁住了一个 segment 元素，那么其他线程操作其他 segment 元素就不需要等待，大大提高了多线程下对于数据操作的并发度

自旋锁

如果多个线程同时竞争同一把锁，让后面请求获取锁的线程等待一会，也就是继续运行运行一会，看一下持有锁的线程是否很快的就能释放锁，如果锁很快就释放，那么后面的线程就能继续竞争锁，也就不涉及到唤醒操作，避免了线程从用户态切换到内核态操作的开销，但是如果持有锁的线程执行任务时间很长，那么自旋的线程就会一直的运行，这样就白白的浪费处理器的资源，造成性能浪费，所以自旋锁的自旋是有时间限制的，当自旋锁超过了一定的次数仍然没有获取到锁，那么就会将该线程阻塞，自旋的此时默认为十次，可以通过参数修改

偏向锁/轻量级锁/重量级锁

偏向锁

偏向锁可以通过虚拟机参数设置启动与否
适用场景：只有一个线程竞争同一把锁的情况，那么就通过偏向锁来消除同步
过程：当线程第一次请求获取锁对象时，虚拟机会将对象头中的偏向锁标志位设置为 1，表示进入偏向模式，同时通过 CAS 机制将获取到这个锁的线程 ID 记录到对象的 Mark Word 里面，成功之后，以后每次该线程要进入这个锁的同步块时，直接通过线程 ID 校验就可以进入代码块，无序进行锁的获取和释放
如果有第二个线程竞争获取该锁时，偏向锁就马上结束，紧接着升级为轻量级锁

轻量级锁

适用场景：只适用于两个线程竞争同一把锁的情况，也就是资源竞争不是很激烈，只要有超过两个以上的线程竞争，轻量级锁就会膨胀为重量级锁
过程：线程竞争锁资源，虚拟机会在自己的栈上创建一个 Lock Record 空间，用来储存锁对象 Mark Word 的拷贝，然后虚拟机尝试适用 CAS 机制将对象的 Mark Word 指向 Lock Record 指针，更新成功则表示该线程获取到锁，并且对象 Mark Word 中会表示为轻量级锁
如果 CAS 更新失败，则说明至少有一个线程和当前线程竞争锁，那么首先会检查对象的 Mark Word 是否指向当前线程栈中的 Lock Record 指针，如果是的话说明当前线程已经拥有这个对象锁，直接进入同步操作即可，否则说明这个锁对象已经被其他线程抢占了。当出现两个以上的线程竞争同一个锁对象，则轻量级模式就会膨胀为重量级锁，这个线程栈中的 Lock Record 指针就像是一个标签，哪个线程将自己的标签贴到锁对象上，就说明哪个线程获取到锁

重量级锁

存在阻塞和唤醒的情况，多个线程竞争同一把锁，只有一个线程能竞争到，其他线程要进入阻塞队列，等待该线程任务完成释放锁之后，阻塞的线程重新被唤醒去竞争锁，以此类推，此时就采取自旋来避免在一块时间很少的 synchronized 同步代码块内进行阻塞和唤醒操作，如果遇到同步时间较长这种情况，那就不得不使用 synchronized 的方法