概览

 https://tech.meituan.com/2018/11/15/java-lock.html

1、乐观锁、悲观锁

乐观锁：认为冲突不会发生，因此在访问数据时不加锁，只有在修改时才验证数据是否被修改过。

• 应用场景：读多写少。不加锁，可以提升性能。
• 问题：高并发写的场景下，会频繁失败并重试，非常影响性能，导致 CPU 飙升。
• 应用：版本号机制 或 CAS。

悲观锁：认为冲突必然发生，因此在每次操作数据时都会加锁。

• 应用场景：写多读少。可以有效避免冲突，保证数据一致性。
• 应用：synchronized 和 ReentrantLock 都是悲观锁，数据库的SELECT ... FOR UPDATE

2、可重入锁

可重入锁：允许线程多次获取同一把锁。即已经获取锁的线程，在释放锁之前，可以再次获取该锁。

• 解决了在递归调用/内部调用时可能出现的死锁问题
• 应用：synchronized 和 ReentrantLock 都是可重入锁

3、公平锁、非公平锁

公平锁：按照请求锁的顺序，依次分配锁。

• 优：保证了所有线程都能获取到锁，避免饥饿现象。
• 缺：性能开销大，因为需要维护一个等待队列，并进行额外的同步操作，以及上下文切换操作。
• 应用：ReentrantLock可以创建公平锁 new ReentrantLock(true)

非公平锁：不考虑请求顺序，新来的线程可以直接尝试获取锁。

• 优：性能更高，因为可以减少线程上下文切换，新线程获取锁的几率更高。
• 缺：可能导致某些线程一直获取不到锁，造成饥饿。
• 应用：synchronized 和 ReentrantLock(默认)都是非公平锁。

4、读锁、写锁

共享锁：读锁，多个线程可以同时持有锁，用于读操作。但是都不能修改。

• 适用于读多写少

拍他锁：写锁，只有一个线程可以持有锁，执行写操作。此时，读锁和写锁都不能被获取

• 适用于写多读少

应用：数据库中，select for update 读锁； java中，ReentrantReadWriteLock实现了共享锁和排他锁

5、偏向锁、轻量级锁、重量级锁

这三种锁是 JVM用来优化 synchronized 关键字性能的。 synchronized锁会根据竞争情况，经历从无锁 → 偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁的升级过程。

偏向锁：完全没有并发竞争，只有一个线程在反复进入同步块。

轻量级锁：处理少量并发、短时间竞争，没有获取锁的线程自旋获取锁。

重量级锁：处理高并发、长时间竞争，没有获取锁的线程进入阻塞状态。

锁的升级是单向的，不可逆。

6、自旋锁

一种特殊的锁机制，很少单独使用，通常作为锁性能优化一部分。当线程获取锁失败时，不会进入阻塞，而是循环等待不断尝试获取锁。

• 优：避免了线程上下文切换（从用户态切换到内核态）的开销，在锁竞争时间很短的情况下，性能比重量级锁更好。

• 缺：如果一直无法获取锁，则会不断尝试，浪费 CPU 资源。

应用：比如 synchronized 和 ReentrantLock 在尝试获取锁时，会先尝试自旋一小段时间。

7、版本号机制

通过version字段记录数据被修改的次数。在更新数据值时，读取数据的同时也会读取 version 值，在提交更新时，若当前的 version 值和刚才的version相等才更新，否则重试更新操作。

8、CAS操作

CAS，即比较并交换，是一种无锁编程技术，属于乐观锁。更新数据时，会比较当前的内存值V和预期值A，如果一致则修改内存位置V的值为B，如果不一致说明有线程修改了值，则不做修改。线程不会阻塞，而是循环重试（自旋）直到成功。

• 乐观锁读场景性能好
• 线程不会阻塞，从而减少上下文切换

应用：AtomicInteger, AtomicLong类基于CAS实现 ； Java中实现了CAS操作（Unsafe类实现了compareAndSwapInt），可直接使用

使用场景：轻量的原子操作（如计数器、状态更新）

问题：

1、长时间自旋会消耗cpu资源。

　　解决：限制自旋次数，如 AtomicInteger 的自旋阈值

2、只能保证一个共享变量的原子操作，多个共享变量时无法保证。

　　解决：还需要加锁来保证线程安全

3、ABA问题：t2线程先将A改成B，再改回A，此时t1线程以为没人修改过。

　　解决：在变量前面追加上版本号或者时间戳，修改时进行比较，完全一致才修改。如AtomicStampedReference类就是用来解决 ABA 问题的。

9、synchronized 和 ReentrantLock 有什么区别？

synchronized：关键字

• 悲观锁、非公平锁、可重入锁
• 早期属于重量级锁，在 Java 6 之后， 引入了大量的优化如自旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁、轻量级锁等技术，性能满足日常使用。

ReentrantLock：java类，需要手动释放

• 悲观锁、非公平锁、可重入锁的基础上，增加高级功能：等待可中断、可实现公平锁、支持超时、可以绑定多个条件。

10、可中断锁和不可中断锁

可中断锁：申请锁之后，等待获取锁的过程中可以被中断，能进行其他逻辑处理。ReentrantLock 就属于是可中断锁。

不可中断锁：一旦线程申请了锁，就只能等到拿到锁以后才能进行其他的逻辑处理。 synchronized 就属于是不可中断锁。