实习日常的点点滴滴记录（Java基础知识之Java锁）------好记性不如烂笔头--慢慢积累，厚积薄发

一、Java锁的概述

Java锁是一种多线程同步的机制，用于控制多个线程对共享资源的并发访问。Java锁的作用是保证线程间的互斥性，即同一时刻只有一个线程可以访问共享资源，从而避免多线程间的竞态条件和其他并发问题。

Java锁可以分为两大类：隐式锁（Implicit Locks）和显式锁（Explicit Locks）。

隐式锁，称为内置锁或synchronized锁；
通过在方法或代码块中使用synchronized关键字，Java编译器和JVM会自动在对象或类上添加锁，以实现对共享资源的同步访问。
隐式锁的使用简单方便，但锁的粒度较粗，只能实现基本的互斥和同步。

显式锁，也称为外部锁；
通过Java语言中的Lock接口及其实现类来实现的
显式锁提供了更加灵活和精细的锁控制，如可重入性、条件变量、公平性等。
显式锁的使用需要显式地获取和释放锁，提供了更多的操作和状态信息，适用于复杂的并发控制场景。

隐式锁的特点如下：
a. 互斥性：同一时刻只有一个线程可以持有锁，其他线程无法获得锁，从而保证了对共享资源的互斥访问。
b. 可重入性：同一线程可以多次获得锁，不会造成死锁。
c. 非公平性：隐式锁默认是非公平锁，即不保证线程获取锁的顺序与其请求锁的顺序一致，可能导致某些线程长时间无法获取锁。
d. 释放锁的条件：隐式锁是自动释放的，当线程退出同步代码块时会自动释放锁

隐式锁的使用注意事项
在使用隐式锁时，需要注意以下几点：
a. 对象级别的锁：synchronized关键字修饰的方法或代码块，默认是对象级别的锁，即每个对象实例有自己的锁，不同的对象实例之间互不影响。
b. 类级别的锁：synchronized关键字修饰的静态方法或代码块，是类级别的锁，即所有的对象实例共享同一把锁。
d. 锁的释放：隐式锁是自动释放的，即在同步代码块执行完成或异常退出时会自动释放锁。但是，如果在同步代码块内部使用了wait()、notify()、notifyAll()等方法，需要显式地释放锁，否则可能会导致死锁或其他并发问题。

隐式锁的优缺点
优点：
a. 简单易用：synchronized关键字是Java语言提供的内置锁，使用简单且方便，不需要显式地创建锁对象或调用锁相关的方法。
b. 易于调试：隐式锁是Java语言提供的原生锁，可以方便地在代码中添加调试信息或日志，便于排查并发问题。
c. 支持可重入：隐式锁支持线程对同一把锁的重入，不会导致死锁。
d. 支持自动释放：隐式锁在同步代码块执行完成或异常退出时会自动释放锁，不需要手动释放。

缺点：
a. 非公平性：隐式锁默认是非公平锁，可能导致某些线程长时间无法获取锁，从而影响系统的性能。b. 粒度较大：隐式锁的粒度较大，可能导致多个线程之间无法并发执行，从而降低系统的吞吐量。
c. 锁的限制：隐式锁只能修饰方法、实例对象或类对象，无法对其他对象进行同步控制.

synchronized关键字可以修饰方法、实例对象或类对象，用于在多线程环境中对共享资源进行同步访问。

a. 修饰方法：在方法签名前加上synchronized关键字，表示整个方法体都是同步代码块，调用该方法时会自动获取对象的锁。
b. 修饰实例对象：使用synchronized关键字修饰代码块，指定锁定的对象，只有获得该对象的锁的线程才能执行该代码块。
c. 修饰类对象：使用synchronized关键字修饰静态方法，表示整个静态方法体都是同步代码块，调用该静态方法时会自动获取类对象的锁

显式锁是通过Java中的Lock接口及其实现类来实现的，它提供了更灵活、更强大的锁机制，相比隐式锁具有更多的优势。
a. 公平性：与隐式锁不同，显式锁可以支持公平性，避免某些线程长时间无法获取锁的问题。
b. 粒度可控：显式锁可以通过lock()和unlock()方法手动控制锁的获取和释放，从而可以更精细地控制锁的粒度，避免粒度过大或过小的问题。
c. 可中断：显式锁提供了可以中断等待锁的机制，通过lockInterruptibly()方法可以在等待锁的过程中响应中断，从而避免线程长时间阻塞。
d. 支持多条件：显式锁可以通过Condition对象支持多条件的等待和唤醒，从而可以实现更复杂的线程协作机制。
e. 高性能：显式锁在某些情况下可以比隐式锁具有更好的性能，因为它提供了更多的优化选项，如可重入锁、读写锁等。

在Java中，锁分为以下几种类型：

重入锁（ReentrantLock）：可重入锁是一种可多次获取的锁，它允许一个线程在获得锁的同时再次获取锁。它提供了与synchronized关键字相同的互斥访问控制，但具有更大的灵活性和更强的功能。

读写锁（ReadWriteLock）：读写锁是一种特殊类型的锁，它允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。在读多写少的情况下，读写锁可以提高程序的并发性能。

公平锁（FairLock）：公平锁保证线程获取锁的顺序与线程请求锁的顺序相同。如果存在一个等待队列，那么等待时间最长的线程将获得锁。

互斥锁（Mutex）：互斥锁是一种最简单的锁，它通过对共享资源加锁来确保同一时间只有一个线程可以访问该资源。

信号量（Semaphore）：信号量是一种同步工具，它可以用来控制对共享资源的访问。它允许多个线程同时访问共享资源，但限制了同时访问该资源的线程数量。

偏向锁（Biased Locking）：偏向锁是一种优化手段，它可以减少多线程环境下锁的竞争。它的基本思想是在没有竞争的情况下将锁偏向于第一个获取锁的线程，从而避免其他线程竞争锁。

锁场景

多线程锁是一种用于在多线程编程中保护共享资源的同步机制。
以下是一些适合使用多线程锁的场景：

数据库访问：多个线程同时访问数据库可能导致数据一致性问题，使用锁可以保证数据的完整性和正确性。

文件读写：多个线程同时读写同一个文件可能会导致文件损坏或者数据丢失，使用锁可以保证文件的完整性和正确性。

共享内存：多个线程访问同一块共享内存时，使用锁可以保证每个线程都能正确读取或写入共享内存的数据。

队列操作：多个线程同时对队列进行操作可能会导致数据错乱或者数据丢失，使用锁可以保证队列的操作顺序和数据的正确性。

网络通信：多个线程同时进行网络通信时，使用锁可以保证数据传输的完整性和正确性。

synchronize锁的原理和Lock锁的原理

synchronize锁的原理：
synchronize锁是Java内建的锁机制，它用于修饰方法或代码块，以实现线程同步。
synchronize锁是可重入的，但不可中断，不可设置优先级，也没有办法设定超时和尝试获取锁。当一个线程进入一个synchronized方法或代码块时，它需要获取一个锁，这个锁是与该对象相关联的。如果其他线程已经获取了这个锁，则当前线程会被阻塞，直到持有锁的线程释放该锁。在方法执行期间，执行线程持有了锁，其他任何线程都无法再获得同一个锁。当方法执行完成或者抛出异常时，当前线程会释放锁。

Lock锁的原理：
Lock锁是Java的一种可重入锁，它实现了java.util.concurrent.locks.Lock接口。
这种锁允许一个线程多次获取同一把锁，只有当它完全释放该锁之后，其他线程才能获得该锁。
Lock锁与synchronize锁相比，提供了更加灵活的线程同步机制。Lock锁可以通过调用lock()方法来获取锁，通过调用unlock()方法来释放锁。此外，Lock锁还可以设置超时时间，以及尝试获取锁而不会阻塞。Lock锁的使用比synchronize锁更加消耗资源，因为它需要手动获取和释放锁，而synchronize锁则是由JVM自动管理的。