目錄
在Java中鎖的種類主要有這些：
- 公平鎖/非公平鎖
- 可重入鎖
- 獨享鎖/共享鎖
- 互斥鎖/讀寫鎖
- 樂觀鎖/悲觀鎖
- 分段鎖
- 偏向鎖/輕量級鎖/重量級鎖
- 自旋鎖
- 可中斷鎖
上面是很多鎖的名詞，這些分類並不是全是指鎖的狀態，有的指鎖的特性，有的指鎖的設計，所以有可能兩種鎖的名詞可以同時形容一種關鍵字，下面總結的內容是對每個鎖的名詞進行一定的解釋。
首先明確鎖是什麼東西，要理解鎖的概念：
鎖是在資源中的，是要訪問資源（如對象實例，Class類實例，屬性變量，代碼塊等）的一部分，線程只有獲取該資源的鎖纔有權訪問這個資源，這個就是鎖機制。線程想要持有資源的鎖。資源的鎖有很多種，下面就對鎖的種類進行講解。
java的內置鎖：每個java對象都可以用做一個實現同步的鎖（因爲每一個Java對象都對應着一個monitor對象，monitor對象就是實現鎖機制的基礎），這些鎖稱爲內置鎖（也就是Monitor鎖）。線程進入同步代碼塊或方法的時候會自動獲得該鎖，在退出同步代碼塊或方法時會釋放該鎖。
獲得內置鎖的唯一途徑就是進入這個鎖的保護的同步代碼塊或方法。
java內置鎖是一個互斥鎖，這就是意味着最多隻有一個線程能夠獲得該鎖，當線程A嘗試去獲得線程B持有的內置鎖時，線程A必須等待或者阻塞，知道線程B釋放這個鎖，
如果B線程不釋放這個鎖，那麼A線程將永遠等待下去。
公平鎖/非公平鎖
它們指的鎖的兩種種類
公平鎖是指多個線程按照申請鎖的順序來獲取鎖。
非公平鎖是指多個線程獲取鎖的順序並不是按照申請鎖的順序，有可能後申請的線程比先申請的線程優先獲取鎖。有可能，會造成優先級反轉或者飢餓現象。（非公平鎖就是搶佔式的）
- 對於ReentrantLock而言，通過構造函數指定該鎖是否是公平鎖，默認是非公平鎖。非公平鎖的優點在於吞吐量比公平鎖大。
- 對於Synchronized而言，也是一種非公平鎖。由於其並不像ReentrantLock是通過AQS的來實現線程調度，所以並沒有任何辦法使其變成公平鎖。
可重入鎖
它指的鎖的一種種類
可重入鎖又名遞歸鎖，是指在同一個線程在外層方法獲取鎖的時候，在進入內層方法會自動獲取鎖。說的有點抽象，下面會有一個代碼的示例。
- 對於ReentrantLock而言, 他的名字就可以看出是一個可重入鎖，其名字是Re entrant Lock重新進入鎖。
- 對於Synchronized而言,也是一個可重入鎖。synchronized同步塊對同一條線程來說是可重入的，不會出現自己把自己鎖死的問題，即已經獲取該資源的鎖的線程，如果該線程再次訪問該資源，系統會判定當前資源的鎖已經被線程持有（實際是被該線程自己持有）無法獲取該鎖，需要阻塞等待，然後該線程就會進入阻塞狀態，而鎖本來就在它這，阻塞狀態鎖也釋放不了，也獲取不了，就進入到了死鎖狀態。可重入鎖的一個好處是可一定程度避免死鎖，可重入鎖可以使持有鎖的線程重複訪問資源，不會發生死鎖。
synchronized void setA() throws Exception{
Thread.sleep(1000);
setB();
}
synchronized void setB() throws Exception{
Thread.sleep(1000);
}
上面的代碼就是一個可重入鎖的一個特點，如果不是可重入鎖的話，setB可能不會被當前線程執行，可能造成死鎖。
獨享鎖/共享鎖
它們指的鎖的兩種種類
獨享鎖是指該鎖一次只能被一個線程所持有。
共享鎖是指該鎖可被多個線程所持有。
- 對於ReentrantLock而言，其是獨享鎖。
- 對於Lock的另一個實現類ReadWriteLock，其讀鎖是共享鎖，其寫鎖是獨享鎖。
- 讀鎖的共享鎖可保證併發讀是非常高效的，讀寫，寫讀 ，寫寫的過程是互斥的（操作系統中的讀者-寫者問題）。
- 對於Synchronized而言，當然是獨享鎖。
獨享鎖與共享鎖也是通過AQS來實現的，通過實現不同的方法，來實現獨享或者共享。
互斥鎖/讀寫鎖
它們指的鎖的兩種種類的具體實現
上面講的獨享鎖/共享鎖就是一種廣義的說法，互斥鎖/讀寫鎖就是具體的實現。
- 互斥鎖在Java中的具體實現就是ReentrantLock
- 讀寫鎖在Java中的具體實現就是ReadWriteLock
- Synchronized也是互斥鎖
樂觀鎖/悲觀鎖
樂觀鎖與悲觀鎖不是指具體的什麼類型的鎖，而是指看待併發同步的角度。
悲觀鎖認爲對於同一個數據的併發操作，一定是會發生修改的（或者增刪改多，查少），哪怕沒有修改，也會認爲修改。因此對於同一個數據的併發操作，悲觀鎖採取加鎖的形式。悲觀的認爲，不加鎖的併發操作一定會出問題。
樂觀鎖則認爲對於同一個數據的併發操作，是不會發生修改的（或者增刪改少，查多）。在更新數據的時候，會採用不斷嘗試更新的方式來更新數據。也就是先不管資源有沒有被別的線程佔用，直接取申請操作，如果沒有產生衝突，那就操作成功，如果產生衝突，有其他線程已經在使用了，那麼就不斷地輪詢。樂觀的認爲，不加鎖的併發操作是沒有事情的。就是通過設置多個版本，如果修改完之後發現有衝突再將版本返回到沒修改的樣子，樂觀鎖就是不加鎖。
從上面的描述我們可以看出，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。
- 悲觀鎖在Java中的使用，就是利用各種鎖。
- 樂觀鎖在Java中的使用，是無鎖編程，常常採用的是CAS算法，典型的例子就是原子類，通過CAS自旋實現原子操作的更新。
分段鎖
分段鎖其實是一種鎖的設計，並不是具體的一種鎖，對於ConcurrentHashMap而言，其併發的實現就是通過分段鎖的形式來實現高效的併發操作。
我們以ConcurrentHashMap來說一下分段鎖的含義以及設計思想，ConcurrentHashMap中的分段鎖稱爲Segment，它即類似於HashMap（JDK7與JDK8中HashMap的實現）的結構，即內部擁有一個Entry數組，數組中的每個元素又是一個鏈表；同時又是一個ReentrantLock（Segment繼承了ReentrantLock)。
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，然後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。
偏向鎖/輕量級鎖/重量級鎖
這三種鎖是指鎖的狀態，並且是針對Synchronized。在Java 5通過引入鎖升級的機制來實現高效Synchronized。這三種鎖的狀態是通過對象監視器在對象頭中的字段來表明的。鎖是在資源中的，是要訪問資源（如對象實例，Class類實例，屬性變量，代碼塊等）的一部分，線程是要取得資源中的鎖。
- 偏向鎖是指一段同步代碼一直被一個線程所訪問，那麼該線程會自動獲取鎖。降低獲取鎖的代價。
- 輕量級鎖是指當鎖是偏向鎖的時候，被另一個線程所訪問，偏向鎖就會升級爲輕量級鎖，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。
- 重量級鎖是指當鎖爲輕量級鎖的時候，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，該鎖膨脹爲重量級鎖。重量級鎖會讓其他申請的線程進入阻塞，性能降低。
自旋鎖
在Java中，自旋鎖是指嘗試獲取鎖的線程不會立即阻塞，而是採用循環的方式去嘗試獲取鎖（即當循環的條件被其他線程改變時 才能進入臨界區），這樣的好處是減少線程上下文切換的消耗，缺點是循環會消耗CPU。
典型的自旋鎖實現的例子：
public class SpinLock {
private AtomicReference<Thread> sign =new AtomicReference<>();
public void lock(){
Thread current = Thread.currentThread();
while(!sign .compareAndSet(null, current)){
}
}
public void unlock (){
Thread current = Thread.currentThread();
sign .compareAndSet(current, null);
}
}
使用了CAS原子操作，lock函數將owner設置爲當前線程，並且預測原來的值爲空。unlock函數將owner設置爲null，並且預測值爲當前線程。
當有第二個線程調用lock操作時由於owner值不爲空，導致循環一直被執行，直至第一個線程調用unlock函數將owner設置爲null，第二個線程才能進入臨界區。
由於自旋鎖只是將當前線程不停地執行循環體，不進行線程狀態的改變，所以響應速度更快。但當線程數不停增加時，性能下降明顯，因爲每個線程都需要執行，佔用CPU時間。如果線程競爭不激烈，並且保持鎖的時間段。適合使用自旋鎖。
注：該例子爲非公平鎖，獲得鎖的先後順序，不會按照進入lock的先後順序進行。
可中斷鎖
synchronized 是不可中斷的，Lock 是可中斷的，這裏的可中斷建立在阻塞等待中斷，運行中是無法中斷的。
