Java常見的鎖總結（可重入鎖、樂觀鎖、悲觀鎖、公平鎖、非公平鎖、自旋鎖、偏向鎖、分段鎖等）

Java常見的鎖總結

Java常見的鎖總結
鎖是一種多線程同步訪問技術。
我們常聽到的關於鎖的詞有：排它鎖、共享鎖、可重入鎖、樂觀鎖、悲觀鎖、公平鎖、非公平鎖、自旋鎖、偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖、分段鎖等。這些大多是對鎖進行類型划分，或者是一種鎖的設計思想，彼此之間很多性質有的是兼容的，有的是對立的。
我們常用的Java中的鎖有：CAS機制、synchronized、ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock

根據鎖的性質分類
根據重入和排它性分析：共享鎖、可重入鎖、排它鎖
共享鎖：線程可以同時獲取鎖。ReentrantReadWriteLock對於讀鎖是共享的。在讀多寫少的情況下使用共享鎖會非常高效。
重入鎖：線程獲取鎖后可以重復執行鎖區域。Java提供的鎖都是可重入鎖。不可重入鎖非常容易導致死鎖。
排它鎖：多線程不可同時獲取的鎖，與共享鎖對立。與重入鎖不矛盾可以是並存屬性。

根據獲取鎖的方式：樂觀鎖、悲觀鎖
樂觀鎖：其實是一種采用具有原子性的CAS非加鎖機制，保證當前線程原子性執行。
悲觀鎖：直接加鎖進行線程隔離。synchronized、ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock的寫鎖都屬於悲觀鎖
悲觀鎖適合寫操作非常多的場景，樂觀鎖適合讀操作非常多的場景，不加鎖會帶來大量的性能提升。

根據獲取鎖時是否先參與排隊：公平鎖、非公平鎖
公平鎖：線程試圖獲取鎖時，先按嘗試獲取鎖的時間順序排隊
非公平鎖：線程試圖獲取鎖時，如果當前鎖沒有線程占有，則跟排隊獲取鎖的線程一起競爭鎖而無序按順序排隊，則為非公平鎖。如果競選失敗，依然要排隊。
非公平鎖比較高效，因為公平鎖需要有先線程喚起

根據鎖的狀態划分：偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖
偏向鎖：一段同步代碼一直被一個線程所訪問，那么該線程會自動獲取鎖。降低獲取鎖的代價。類似於樂觀鎖。
輕量級鎖：當鎖是偏向鎖的時候，被另一個線程所訪問，偏向鎖就會升級為輕量級鎖，其他線程會通過自旋的形式嘗試獲取鎖，不會阻塞，提高性能
重量級鎖：當鎖為輕量級鎖的時候，另一個線程雖然是自旋，但自旋不會一直持續下去，當自旋一定次數的時候，還沒有獲取到鎖，就會進入阻塞，該鎖膨脹為重量級鎖。重量級鎖會讓其他申請的線程進入阻塞，性能降低。

根據鎖粒度划分：分段鎖等
分段鎖：分段鎖是一種鎖思想，對數據分段加鎖已提高並發效率，比如jdk8之前的ConcurrentHashMap，jdk8后采用CAS+synchronized。當需要put元素的時候，並不是對整個hashmap進行加鎖，而是先通過hashcode來知道他要放在哪一個分段中，然后對這個分段進行加鎖，所以當多線程put的時候，只要不是放在一個分段中，就實現了真正的並行的插入。
　　但是，在統計size的時候，可就是獲取hashmap全局信息的時候，就需要獲取所有的分段鎖才能統計。
　　分段鎖的設計目的是細化鎖的粒度，當操作不需要更新整個數組的時候，就僅僅針對數組中的一項進行加鎖操作。
synchronized在靜態方法上時，鎖定的是這個類信息，又稱為類鎖。
synchronized在普通方法上時，鎖定的是這個對象實例，又稱為對象鎖。
synchronized在代碼塊上時，鎖定的是括號里的對象。

鎖消除
JVM會加鎖的代碼進行逃逸分析，當發現是單線程時，會去掉代碼所加的鎖，以達到優化。

關於鎖要知道的事情
AQS（AbstractQueuedSynchronizer 抽象隊列式的同步器）是一種多線程訪問共享資源的同步器框架。許多同步類實現都依賴於它，如常用的ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch…
CAS（Compare and Swap 比較並交換）是樂觀鎖技術。底層事Java的sun.misc.Unsafe類，它可以直接操作內存。
獲取鎖和釋放鎖都是有資源消耗的，線程的阻塞和喚起也要消耗資源。如果要阻塞或喚醒一個線程就需要操作系統介入，需要在戶態與核心態之間切換，這種切換會消耗大量的系統資源，因為用戶態與內核態都有各自專用的內存空間，專用的寄存器等。所以CAS在並發碰撞少的情況下會優於獲取鎖。
synchronized是JVM層次實現的，在高並發的情況下性能不如代碼層次實現的Lock高效，但是synchronized一直在被優化，現在差距已經不大了，是官方推薦的方式。