常见的锁策略

一、悲观锁 and 乐观锁

1、悲观锁

现有一把锁，有100个线程同时竞争这把锁，每一个线程加锁的频率都很高，一个线程尝试加锁时，另一个线程大概率会占有这把锁；

解决方案：使用重量级锁，由于悲观锁的竞争很激烈，就导致线程阻塞时间过长，效率更低下；

2.乐观锁

现有一把锁，但只有10个线程竞争这把锁，其中的每一个线程都会有很的概率会拿到这把锁，与其他线程竞争的激烈程度就会小很多；

解决方案：使用轻量级锁，线程之间的竞争更小，效率更高；

二、等待挂起锁 and 自旋锁

1、等待挂起锁

操作系统内核级别的，当一个线程再竞争锁时，这个锁被另一个线程占用着，那么这个线程就会进入阻塞状态，后续需要内核唤醒，在阻塞期间不会消耗CPU资源，但当其他线程释放该锁时，这个线程不会第一时间获取到这把锁，就导致获取锁的周期很长；

2.自旋锁

应用程序级别的，当这个线程竞争锁时，该锁被其他线程占用着，那么这个线程就会进入忙等状态，在忙等的过程中，会一直消耗CPU资源，但由于这个线程是一直在执行的状态，那么当别的线程释放锁时，这个线程就会第一时间获取到，于是获取锁的周期就很短；

三、普通互斥锁 and 读写锁

1、普通互斥锁

即synchronized，无论是读操作还是写操作，都会加锁，但是单纯的读操作并不存在线程安全问题，于是就会使得程序运行的效率下降；

2、读写锁

与普通互斥锁相对，当两个线程都是读操作时，就不会产生阻塞，当两个线程一读一写或是均为写就会产生线程阻塞，这样就能减少不必要的线程阻塞，提高线程运行效率；

四、公平锁 and 非公平锁

1、公平锁

按照线程的先来后到顺序进行调用；

ReentrantLock实现了公平锁，但默认是非公平的，若使用公平锁，就要在创建ReentrantLock实例时传入true；

2、非公平锁

按照随机顺序进行调度，synchronized也是非公平锁；

五、可重入锁 and 不可重入锁

1、可重入锁

即一个线程可以多次获取同一把锁，有下面的代码：

Thread thread = new Thread(() -> {
    synchronized(locker) {
        
        synchronized(locker) {
           //...
        }

    }

});

thread获取locker后再次获取了locker，不会引发阻塞，代码继续向下执行；

2.不可重入锁

当thread获取locker后（还未释放locker）再次获取locker，就会引发线程阻塞等待，这时就会产生死锁；

六、偏向锁（懒汉模式）

当synchronized加锁时，第一时间不是真的加锁，而是做了一个标记，这种方法相对于加锁更高高效，当发现有别的线程尝试竞争这把锁时，synchronized就会第一时间把锁给前一个线程加上，此时偏向锁转化为轻量级锁，其他线程只能阻塞等待；若直到该线程的代码执行完都没有其他线程来竞争这把锁，这时synchronized就会消除标记，不涉及真加锁与真解锁；

七、锁消除

编译器会判断这段代码是否需要加锁，若不需要加锁却加上了锁，就会将synchronized去掉，即编译器优化；

锁的粒度：加锁与解锁之间，若代码执行的指令或时间越多，就称锁的粒度越粗，反之越细；

在一段代码中，若反复针对细粒度的代码短进行加锁，就会被编译器优化为更粗粒度的加锁，抽象图如下：

八、synchronized对应的锁策略

synchronized是自适应锁（悲观锁与乐观锁），可重入锁，普通互斥锁，偏向锁，非公平锁；

synchronized的自适应过程：

无锁 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 / 自旋锁 -> 重量级锁 / 挂起等待锁