摘要：並發訪問共享資源，如果不加鎖，可能會導致數據不一致問題，通常為了解決並發訪問問題，我們都會在訪問共享資源之前加鎖，保證同一時刻只有一個線程訪問。下面我們用問答的方式說明下各種並發鎖的概念、優缺點及其應用場景。
本文分享自華為雲社區《一文帶你全面理解各種鎖機制》，原文作者：dayu_dls。
並發訪問共享資源，如果不加鎖，可能會導致數據不一致問題，通常為了解決並發訪問問題，我們都會在訪問共享資源之前加鎖，保證同一時刻只有一個線程訪問。下面我們用問答的方式說明下各種並發鎖的概念、優缺點及其應用場景。
1、什么是互斥鎖和自旋鎖，各有什么優缺點？
互斥鎖和自旋鎖是最底層的兩種鎖，其他的很多鎖都是基於他們的實現。當線程A獲取到鎖后，線程B再去獲取鎖，有兩種處理方式，第一種是線程B循環的去嘗試獲取鎖，直到獲取成功為止即自旋鎖，另一種是線程B放棄獲取鎖，在鎖空閑時，等待被喚醒，即互斥鎖。
互斥鎖會釋放當前線程的cpu，導致加鎖的代碼阻塞，直到線程再次被喚醒。互斥鎖加鎖失敗時，會從用戶態陷入到內核態，讓內核幫我們切換線程，存在一定的性能開銷。
- （1）當線程加鎖失敗，內核會把線程的狀態由“運行”設置為“睡眠”，讓出cpu；
- （2）當鎖空閑時，內核喚醒線程，狀態設置為“就緒”，獲取cpu執行；
而自旋鎖會自用戶態由應用程序完成，不涉及用戶態到內核態的轉化，沒有線程上下文切換，性能相對較好。自旋鎖加鎖過程：
- （1）查看鎖的狀態；
- （2）鎖空閑，獲取鎖，否則執行(1)；
自旋鎖會利用cpu一直工作直到獲取到鎖，中間不會釋放cpu，但如果被鎖住的代碼執行時間較長，導致cpu空轉，浪費資源。
2、什么是讀寫鎖？
讀寫鎖由讀鎖和寫鎖組成。讀鎖又稱為共享鎖，S鎖，寫鎖又稱為排它鎖、X鎖，在mysql的事務中大量使用。寫鎖是獨占鎖，一旦線程獲取寫鎖，其他線程不能獲取寫鎖和讀鎖。
讀鎖是共享鎖，當線程獲取讀鎖，其他線程可以獲取讀鎖不能獲取寫鎖。因為並發數據讀取並不會改變共享數據導致數據不一致。讀寫鎖把對共享資源的讀操作和寫操作分別加鎖控制，能夠提高讀線程的並發性，適用於讀多寫少的場景。
3、什么是讀優先鎖、寫優先鎖、公平讀寫鎖？
讀優先鎖希望的是讀鎖能夠被更多的線程獲取，可以提高讀線程的並發性。線程A獲取了讀鎖，線程B想獲取寫鎖，此時會被阻塞，線程c可以繼續獲取讀鎖，直到A和c釋放鎖，線程B才可以獲取寫鎖。如果有很多線程獲取讀鎖，且加鎖的代碼執行時間很長，就到導致線程B永遠獲取不到寫鎖。
寫優先鎖希望的是寫鎖能夠被優先獲取。線程A獲取了讀鎖，線程B想獲取寫鎖，此時會被阻塞，后面獲取讀鎖都會失敗，線程A釋放鎖，線程B可以獲取寫鎖，其他獲取讀鎖的線程阻塞。如果有很多寫線程獲取寫鎖，且加鎖的代碼執行時間很長，就到導致讀線程永遠獲取不到讀鎖。
上面兩種鎖都會造成【飢餓】現象，為解決這種問題，可以增加一個隊列，把獲取鎖的線程（不管是寫線程還是讀線程）按照先進先出的方式排隊，每次從隊列中取出一個線程獲取鎖，這種獲取鎖的方式是公平的。
4、什么是樂觀鎖和悲觀鎖？
樂觀鎖是先修改共享資源，再用歷史數據和當前數據比對驗證這段時間共享數據有沒有被修改，如果沒有被修改，那么更新數據，如果有其他線程更新了共享資源，需要重新獲取數據，再更新，驗證，循環往復的重試，直到更新成功。所以當數據更新操作比較頻繁，數據沖突的概率就會比較大，重試的次數就會多，浪費CPU資源。
樂觀鎖其實全程沒有加鎖，也叫無鎖編程，所以針對讀多寫少的場景，並發性能較高，典型的實現MVCC，mysql中會使用MVCC構建一致性讀來保證可重復讀。悲觀鎖是在訪問共享資源之前統統加鎖。當並發沖突概率較高時，樂觀鎖不在適用，悲觀鎖就排上用場。互斥鎖、自旋鎖都是悲觀鎖的實現。