java锁有哪些类（转）

Posted 2020-10-18 K_artorias

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1、Java都有哪些锁？

• 公平锁/非公平锁
• 可重入锁
• 独享锁/共享锁
• 互斥锁/读写锁
• 乐观锁/悲观锁
• 分段锁
• 偏向锁/轻量级锁/重量级锁
• 自旋锁

Java实现锁有两种语法，一种是synchronized语句，另外一种是reentrantlock关键字。上面是很多锁的名词，这些分类并不是全是指锁的状态，有的指锁的特性，有的指锁的设计，下面总结的内容是对每个锁的名词进行一定的解释。

公平锁/非公平锁

公平锁指多个线程按照申请锁的顺序获得锁。

非公平锁指多个线程获得锁的顺序不按照申请顺序。

Java reentranthlock通过构造函数来指定锁是公平还是非公平，默认是非公平锁，对于synchronized而言，也是一种非公平锁。

非公平锁优点在于吞吐量比公平锁大。

可重入锁

可重入锁又叫递归锁，是指同一个线程在外层方法获取锁的时候，在进入内层方法会自动获取锁。举例如下：

synchronized void setA() throws Exception{
    Thread.sleep(1000);
    setB();
}
synchronized void setB() throws Exception{
    Thread.sleep(1000);
}

Java reentrantlock是一个可重入锁。（上面的代码就是一个可重入锁的一个特点，如果不是可重入锁的话，setB可能不会被当前线程执行，可能造成死锁）

Synchronized也是一个可重入锁。

可重入锁的优点是可以一定程度避免死锁。

独享锁/共享锁

顾名思义，独享锁是指该锁一次只能被一个线程所持有，共享锁可以被多个线程所持有。

Java reentrantlock是一个独享锁，但是对于lock的另一个实现readwritelock，其读锁是一个共享锁，写锁是一个独享锁。

对于synchronized是一个独享锁。

互斥锁/读写锁

上边说的独享锁和共享锁是一种广义的说法，互斥锁和读写锁就是具体实现。

互斥锁在Java中具体实现就是reentrantlock。

读写锁在Java中的具体实现就是readwritelock。

乐观锁/悲观锁

乐观锁和悲观锁不是指具体的锁类型，而是对于看待并发编程中加锁问题的角度。

悲观锁认为，对于一个数据的并发操作，一定会改变数据，即使实际上数据没被改变，但是也悲观的认为被改变的可能性比较大，一定要加锁，不加锁早晚要出问题。

乐观锁认为，对于一个数据的并发操作，是不会改变数据的，不加锁也不会出问题。

乐观锁指java中的无所编程，适合读操作非常多的场景。

悲观锁就是指java中，适合并发下写非常多的场景。

自旋锁

在java中，自旋锁是指常识获取锁的线程不会立即阻塞，而是采用循环的方式去尝试获取锁，当循环条件被其他线程改变时，才能进入临界区。这样的好处是减少线程上下文切换的消耗，缺点是会消耗CPU。

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函数将owner设置为当前线程，并且预测原来的值为空。unlock函数将owner设置为null，并且预测值为当前线程。 

当有第二个线程调用lock操作时由于owner值不为空，导致循环一直被执行，直至第一个线程调用unlock函数将owner设置为null，第二个线程才能进入临界区。

由于自旋锁只是将当前线程不停地执行循环体，不进行线程状态的改变，所以响应速度更快。但当线程数不停增加时，性能下降明显，因为每个线程都需要执行，占用CPU时间。如果线程竞争不激烈，并且保持锁的时间段。适合使用自旋锁。

注：该例子为非公平锁，获得锁的先后顺序，不会按照进入lock的先后顺序进行。

偏向锁/轻量级锁/重量级锁

这三种锁，就是指锁的状态，针对synchronized。

偏向锁是指一段代码一直被一个线程所访问，那么理论上，这个线程会自动获取这个锁，并一直拥有这个锁，这样就降低了获取锁的代价。

轻量级锁是指当偏向锁的状态下，被另一个线程访问，偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋形式尝试获取锁，不会阻塞，提高效率。

重量级锁是指在轻量级锁的状态下，另一个线程虽然自旋，但自选不会一直持续下去，当自旋一定次数的时候还没有获取到锁的话，就会进入阻塞，该锁就会膨胀为重量级锁，重量级锁会让其他申请的线程陷入阻塞，降低性能。