Java常见的锁总结（可重入锁、乐观锁、悲观锁、公平锁、非公平锁、自旋锁、偏向锁、分段锁等）

Java常见的锁总结

Java常见的锁总结

锁是一种多线程同步访问技术。

我们常听到的关于锁的词有：排它锁、共享锁、可重入锁、乐观锁、悲观锁、公平锁、非公平锁、自旋锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁、分段锁等。这些大多是对锁进行类型划分，或者是一种锁的设计思想，彼此之间很多性质有的是兼容的，有的是对立的。

我们常用的Java中的锁有：CAS机制、synchronized、ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock

根据锁的性质分类

根据重入和排它性分析：共享锁、可重入锁、排它锁

共享锁：线程可以同时获取锁。ReentrantReadWriteLock对于读锁是共享的。在读多写少的情况下使用共享锁会非常高效。

重入锁：线程获取锁后可以重复执行锁区域。Java提供的锁都是可重入锁。不可重入锁非常容易导致死锁。

排它锁：多线程不可同时获取的锁，与共享锁对立。与重入锁不矛盾可以是并存属性。

根据获取锁的方式：乐观锁、悲观锁

乐观锁：其实是一种采用具有原子性的CAS非加锁机制，保证当前线程原子性执行。

悲观锁：直接加锁进行线程隔离。synchronized、ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock的写锁都属于悲观锁

悲观锁适合写操作非常多的场景，乐观锁适合读操作非常多的场景，不加锁会带来大量的性能提升。

根据获取锁时是否先参与排队：公平锁、非公平锁

公平锁：线程试图获取锁时，先按尝试获取锁的时间顺序排队

非公平锁：线程试图获取锁时，如果当前锁没有线程占有，则跟排队获取锁的线程一起竞争锁而无序按顺序排队，则为非公平锁。如果竞选失败，依然要排队。

非公平锁比较高效，因为公平锁需要有先线程唤起

根据锁的状态划分：偏向锁、轻量级锁、重量级锁

偏向锁：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。类似于乐观锁。

轻量级锁：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：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。

根据锁粒度划分：分段锁等

分段锁：分段锁是一种锁思想，对数据分段加锁已提高并发效率，比如jdk8之前的ConcurrentHashMap，jdk8后采用CAS+synchronized。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来知道他要放在哪一个分段中，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。

synchronized在静态方法上时，锁定的是这个类信息，又称为类锁。

synchronized在普通方法上时，锁定的是这个对象实例，又称为对象锁。

synchronized在代码块上时，锁定的是括号里的对象。

锁消除

JVM会加锁的代码进行逃逸分析，当发现是单线程时，会去掉代码所加的锁，以达到优化。

关于锁要知道的事情

AQS（AbstractQueuedSynchronizer 抽象队列式的同步器）是一种多线程访问共享资源的同步器框架。许多同步类实现都依赖于它，如常用的ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch…

CAS（Compare and Swap 比较并交换）是乐观锁技术。底层事Java的sun.misc.Unsafe类，它可以直接操作内存。

获取锁和释放锁都是有资源消耗的，线程的阻塞和唤起也要消耗资源。如果要阻塞或唤醒一个线程就需要操作系统介入，需要在户态与核心态之间切换，这种切换会消耗大量的系统资源，因为用户态与内核态都有各自专用的内存空间，专用的寄存器等。所以CAS在并发碰撞少的情况下会优于获取锁。

synchronized是JVM层次实现的，在高并发的情况下性能不如代码层次实现的Lock高效，但是synchronized一直在被优化，现在差距已经不大了，是官方推荐的方式。