Java 中的锁

16lz 2021-01-22

今天是九一八事变爆发 88 周年，国耻日。

每当我看到祖国的航空航天、互联网、5G 这些科技方面赶超美国的新闻时，我内心都异常激动，从 "东亚病夫" 到吾辈自强，靠得是无数中华儿女的实干。

铭记历史...

工作再忙，还是希望坚持把编程知识分享下去，继续 Java 并发编程。

在并发编程中，经常会遇到多个线程访问同一个共享变量，当同时对共享变量进行读写操作时，就会产生数据不一致的情况。

为了解决这个问题

JDK 1.5 之前，使用 synchronized 关键字，拿到 Java 对象的锁，保护锁定的代码块。JVM 保证同一时刻只有一个线程可以拿到这个 Java 对象的锁，执行对应的代码块。
JDK 1.5 开始，引入了并发工具包 java.util.concurrent.locks.Lock，让锁的功能更加丰富。

常见的锁

synchronized 关键字锁定代码库
可重入锁 java.util.concurrent.lock.ReentrantLock
可重复读写锁 java.util.concurrent.lock.ReentrantReadWriteLock

Java 中不同维度的锁分类

可重入锁

指在同一个线程在外层方法获取锁的时候，进入内层方法会自动获取锁。JDK 中基本都是可重入锁，避免死锁的发生。上面提到的常见的锁都是可重入锁。

公平锁 / 非公平锁

公平锁，指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。如 java.util.concurrent.lock.ReentrantLock.FairSync
非公平锁，指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序，有可能后申请的线程先获得锁。如 synchronized、java.util.concurrent.lock.ReentrantLock.NonfairSync

独享锁 / 共享锁

独享锁，指锁一次只能被一个线程所持有。synchronized、java.util.concurrent.locks.ReentrantLock 都是独享锁
共享锁，指锁可被多个线程所持有。ReadWriteLock 返回的 ReadLock 就是共享锁

悲观锁 / 乐观锁

悲观锁，一律会对代码块进行加锁，如 synchronized、java.util.concurrent.locks.ReentrantLock
乐观锁，默认不会进行并发修改，通常采用 CAS 算法不断尝试更新
悲观锁适合写操作较多的场景，乐观锁适合读操作较多的场景

粗粒度锁 / 细粒度锁

粗粒度锁，就是把执行的代码块都锁定
细粒度锁，就是锁住尽可能小的代码块，java.util.concurrent.ConcurrentHashMap 中的分段锁就是一种细粒度锁
粗粒度锁和细粒度锁是相对的，没有什么标准

偏向锁 / 轻量级锁 / 重量级锁

JDK 1.5 之后新增锁的升级机制，提升性能。
通过 synchronized 加锁后，一段同步代码一直被同一个线程所访问，那么该线程获取的就是偏向锁
偏向锁被一个其他线程访问时，Java 对象的偏向锁就会升级为轻量级锁
再有其他线程会以自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞，自旋一定次数仍然未获取到锁，就会膨胀为重量级锁

自旋锁

自旋锁是指尝试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，这样的好处是减少线程上下文切换的消耗，缺点是循环占有、浪费 CPU 资源

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