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　　前言 雖然很多時候用到鎖的機會不大，但是鎖的問題在面試中經常會遇到，特别是互聯網公司，面對很多高并發的時候，摳細節就成了日常，但是平時在鎖的文章上都寫得非常深奧，難以消化，筆者整理了目前JAVA裡面的鎖，用最通俗易懂的話讓大家快速記憶。

　　樂觀鎖

　　樂觀鎖是我們經常無意間用到的東西，是一種樂觀思想，這種樂觀思想就是認為：當前環境讀數據的多，寫數據的少，并發讀多，并發寫少。因此，在讀數據的時候，并不會給當前線程加鎖，在寫數據的時候，會進行判斷當前的值與期望值時候相同，如果相同則進行更新，更新期間進行加鎖，保證原子性。

　　這個理論應該很多人會比較熟悉，CAS理論，比較并替換，在數據庫設計中經常采用version版本号來進行樂觀鎖的實現。

　　悲觀鎖

　　相比于樂觀鎖，悲觀鎖是一種非常悲觀的思想，遇到事總是想到最壞的情況，認為寫多讀少，因此無論是讀取數據還是寫入數據，都會當作要修改其他裡面的數據，通通上鎖，指導這個線程釋放鎖後其他線程獲取。

　　在java裡面悲觀鎖有兩種實現：synchronized、ReentrantLock。

　　自旋鎖

　　原理：為了讓線程進行等待，讓線程不斷執行一個空操作的循環，類似你去找一個朋友，朋友在家裡幹活讓你等一下，你就在門口徘徊，不去幹别的事，徘徊了N次之後發現還沒來人，直接先去幹别的事，等他打電話叫你。

　　優點： 主要是為了避免線程的挂起跟喚醒的開銷，因為這部分的開銷都需要在系統的内核态中完成，然後反饋到虛拟機，這樣子的操作對虛拟機并發性能帶來了巨大的壓力。

　　缺點： 既然是執行空操作，必然會占用處理器的時間，當占用的時間過長的時候，處理器的資源會被白白消耗掉，而且這部分消耗是一直在做沒有任何意義的工作，性能上是非常浪費的。面對這種情況，等待的時間必須有一定的限度，如果自旋超過了限定的次數仍然沒有成功獲得鎖，就應當使用傳統的方式去挂起線程。

　　默認值：JVM默認值10次，配置參數為：-XX:PreBlockSpin

　　遞歸鎖（可重入鎖）

　　原理：任何線程獲取了鎖之後可以再次獲取該鎖而不會被阻塞，識别獲取鎖的線程是否為當前占據鎖的線程，如果是則再次成功獲取。獲取鎖後進行自增，

　　優點： 可以避免死鎖。

　　實現：synchronized、ReentrantLock。

　　讀寫鎖

　　讀寫鎖是通過ReentrantReadWriteLock這個類來實現，在JAVA裡面，為了提高性能而提供了這麼個東西，讀的地方用讀鎖，寫的地方用寫鎖，讀鎖并不互斥，讀寫互斥，這部分直接由JVM進行控制。

　　在編碼上，需要手動進行區分，下面的代碼可以看到實現方式

　　// 創建一個讀寫鎖 private ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock(); // 獲取讀鎖 rwLock.readLock().lock(); // 釋放讀鎖 rwLock.readLock().unlock(); // 創建一個寫鎖 rwLock.writeLock().lock(); // 寫鎖 釋放 rwLock.writeLock().unlock();

　　公平鎖

　　公平鎖是一種設計思想，多線程在進行數據請求的過程中，先去隊列中申請鎖，按照FIFO先進先出的原則拿到線程，然後占有鎖。

　　非公平鎖

　　既然有公平鎖，那就有非公平鎖，也是一種設計思想。線程嘗試獲取鎖，如果獲取不到，這時候采用公平鎖的方式進行，與此同時，多個線程獲取鎖的順序有一定的随機性，并非按照先到先得的方式進行。

　　優點：性能上高于公平鎖

　　缺點：存在線程饑餓問題，存在某一個線程一直獲取不到鎖導緻一直等待，“餓死了”

　　在java裡面，synchronized默認就是非公平鎖，ReentrantLock可以通過構造函數來設置該鎖是公平的還是非公平的，默認是非公平的。

　　private final ReentrantLock.Sync sync; public ReentrantLock() { this.sync = new ReentrantLock.NonfairSync(); } public ReentrantLock(boolean fair) { this.sync = (ReentrantLock.Sync)(fair ? new ReentrantLock.FairSync() : new ReentrantLock.NonfairSync()); }

　　共享鎖 多個線程可以獲取讀鎖，以共享的形式持有，本質上與樂觀鎖，讀寫鎖一樣，JAVA的共享鎖也是ReentrantReadWriteLock

　　獨占鎖 隻有一個線程可以獲取鎖，與悲觀鎖，互斥鎖一樣，JAVA的獨占鎖有：synchronized，ReentrantLock

　　重量級鎖

　　重量級鎖其實是一種稱呼，synchronized就是一種重量級鎖，它是通過内部一個叫做監視器鎖來實現，而監視器鎖本質上是依賴于系統的Mutex Lock（互斥鎖）來實現，當加鎖的時候需要用用戶态切換為核心态，這樣子的成本非常高，因此這種依賴于操作系統Mutex Lock的鎖稱為重量級鎖。為了優化synchronized的性能，引入了輕量級鎖，偏向鎖。

　　輕量級鎖

　　在JDK1.6的時候，為了優化重量級鎖，引入了一種優化機制：輕量級鎖。由于鎖的獲取默認采用重量級，互斥的開銷很大，因此在沒有競争的時候采用CAS去操作以便消除同步使用的互斥鎖。

　　優點：在沒有資源競争的情況下，通過CAS操作避免了互斥鎖的開銷

　　缺點：如果存在競争，此時會額外增加CAS的開銷，此時導緻輕量級鎖比傳統重量級鎖更慢。

　　偏向鎖

　　除了輕量級鎖，JDK1.6還加入了另外一種鎖優化機制，偏向鎖。偏向鎖裡面最重要的一個理解就是：偏心。這個鎖會非常偏心對待第一個獲得它的線程，如果在接下來的執行過程中，該鎖一直沒有被其他的線程獲取，則持有偏向鎖的線程将永遠不需要再進行同步。

　　優點：針對第一個線程，連CAS都不用做了，性能上強于輕量級鎖

　　缺點：如果程序中的鎖總是被不同線程訪問，那這個偏向鎖就是多餘的，永遠都有第一個。

　　分段鎖 分段鎖算是面試中經常會被問到，希望各位記住。

　　在java裡面最好的實現就是ConcurrentHashMap，它裡面劃分了非常多的HashMap，默認是16個，如果需要添加一個key-value，并不是将整個HashMap鎖住，而是先進行hashcode計算從而得出這個key-value應該放在哪個HashMap裡面，然後開始對該HashMap進行加鎖，并完成put操作。在多線程中，想象一下同時進行的時候，是不是做到了真正意義上的同步進行。在這裡為了方便裡面，我用HashMap來代替Segment，其實兩者是一樣的東西，隻不過Segment是繼承了ReentrantLock來進行加鎖，非常優秀的設計。

　　互斥鎖 互斥鎖用最簡單的一句話來理解：某個資源隻能被一個線程訪問，讀讀，讀寫，寫讀，寫寫都是一樣的。

　　同步鎖 與互斥鎖一樣，在同一個時間隻允許一個線程訪問一個資源，實現用synchronized

　　死鎖 死鎖并不是一種思想或者技術，而是一種狀态，當線程A持有資源a，線程B持有資源b，線程A等着B釋放b，線程B等着線程A釋放a，進入了死循環，造成死鎖。

　　總結 JAVA裡面主要有ReentrantLock ，synchronized，Lock三種，類别也是不一樣

　　synchronized：屬于獨占鎖、悲觀鎖、可重入鎖、非公平鎖

　　ReentrantLock：繼承了Lock類，可重入鎖、悲觀鎖、獨占鎖、互斥鎖、同步鎖。

　　Lock：Java中的接口，可重入鎖、悲觀鎖、獨占鎖、互斥鎖、同步鎖

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　　作者：@溪雲閣

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