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Java 中所有的锁

news 来源：原创 2024/4/29 19:31:25

Java 中所有的锁

1 乐观锁 VS 悲观锁
- 悲观锁
- 乐观锁
2 自旋锁 VS 适应性自旋锁
- 自旋锁
- - 优点
  - 缺点
3 无锁 VS 偏向锁 VS 轻量级锁 VS 重量级锁
4 公平锁 VS 非公平锁
5 可重入锁 VS 非可重入锁
6 独享锁(排他锁) VS 共享锁

Java 全栈知识体系

1 乐观锁 VS 悲观锁

锁	适用场景	解释
乐观锁	适合写操作多的场景	乐观锁在 Java 中是通过使用无锁编程来实现，最常采用的是CAS算法，Java原子类中的递增操作就通过CAS自旋实现的。
悲观锁	适合读操作多的场景	悲观锁在 Java 中使用 synchronized 关键字和 Lock 来实现。

悲观锁

悲观锁认为自己在使用数据的时候一定有别的线程来修改数据，因此在获取数据的时候会先加锁，确保数据不会被别的线程修改。在 Java 中使用 synchronized 关键字和 Lock 来实现。

乐观锁

乐观锁认为自己在使用数据时不会有别的线程修改数据，因此在获取数据的时候不会添加锁，只是在更新数据的时候去判断之前有没有别的线程更新了这个数据。如果这个数据没有被更新，当前线程将自己修改的数据成功写入。如果数据已经被其他线程更新，则根据不同的实现方式执行不同的操作（例如报错或者自动重试）。在 Java 中是通过使用无锁编程来实现，最常采用的是CAS算法，Java原子类中的递增操作就通过CAS自旋实现的。

2 自旋锁 VS 适应性自旋锁

自旋锁

阻塞或唤醒一个Java线程需要操作系统切换CPU状态来完成，这种状态转换需要耗费处理器时间。如果同步代码块中的内容过于简单，状态转换消耗的时间有可能比用户代码执行的时间还要长。

在许多场景中，同步资源的锁定时间很短，为了这一小段时间去切换线程，线程挂起和恢复现场的花费可能会让系统得不偿失。如果物理机器有多个处理器，能够让两个或以上的线程同时并行执行，我们就可以让后面那个请求锁的线程不放弃CPU的执行时间，看看持有锁的线程是否很快就会释放锁。

锁	相同	不同
自旋锁	任何时候只能有一个获得锁	如果资源已经被占用，资源申请者只能进入睡眠状态。等到锁被释放否再唤醒资源申请者，CPU再切换到新的资源申请者。
互斥锁	任何时候只能有一个获得锁	如果资源已经被占用，资源申请者不会进入睡眠状态，而是循环等待看锁是否被释放。如果锁被释放就会立即获得锁，而不需要经过唤醒和CPU上下文切换。

优点

在一些同步资源的锁定时间很短的业务中，线程挂起和恢复现的时间会比自旋的时间要长的适合使用自旋锁。

缺点

自旋锁本身是有缺点的，它不能代替阻塞。自旋等待虽然避免了线程切换的开销，但它要占用处理器时间。如果锁被占用的时间很短，自旋等待的效果就会非常好。反之，如果锁被占用的时间很长，那么自旋的线程只会白浪费处理器资源。所以，自旋等待的时间必须要有一定的限度，如果自旋超过了限定次数（默认是10次，可以使用-XX:PreBlockSpin来更改）没有成功获得锁，就应当挂起线程。

自旋锁的实现原理同样也是CAS，AtomicInteger中调用unsafe进行自增操作的源码中的do-while循环就是一个自旋操作，如果修改数值失败则通过循环来执行自旋，直至修改成功。

3 无锁 VS 偏向锁 VS 轻量级锁 VS 重量级锁

锁	解释
无锁	-
偏向锁	通过对比Mark Word解决加锁问题，避免执行CAS操作。
轻量级锁	轻量级锁是通过用CAS操作和自旋来解决加锁问题，避免线程阻塞和唤醒而影响性能。
重量级锁	重量级锁是将除了拥有锁的线程以外的线程都阻塞。