Java锁机制，synchronized和lock详解。

Java锁机制详解

1.java各种锁详解

1.1 公平锁 vs 非公平锁

公平锁：是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁，线程直接进入队列中排队，队列中的第一个线程才能获得锁。类似排队打饭，先来后到。

非公平锁：是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序，假设有一个线程此时加锁后正准备释放，这时候刚好又有一个线程进来获取锁，则有可能改线程就能获取该锁。（跟插队一样），如果没有刚好线程释放锁的话，则需要乖乖往后面排队，先来后到。就变成公平锁了。（synchronized和lock默认是非公平锁）

lock非公平锁设置：Lock lock=new ReentrantLock(false)。 默认是false，设置为true则为公平锁。

1.2乐观锁 VS 悲观锁

• 悲观锁是一种悲观思想，它总认为自己在使用数据的时候一定有别的线程来修改，所以悲观锁在持有数据的时候总会把资源或数据锁住，这样其他线程想要请求这个资源的时候就会阻塞，直到等到悲观锁把资源释放为止。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制，**比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁。**悲观锁的实现往往依靠数据库本身的锁功能实现。

• Java 中，synchronized 关键字和 Lock 的实现类都是悲观锁。

• 而乐观锁认为自己在使用数据时不会有别的线程修改数据，所以不会添加锁，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）

• 例如Java中的validate

比较

悲观锁：比较适合写入操作比较频繁的场景，如果出现大量的读取操作，每次读取的时候都会进行加锁，这样会增加大量的锁的开销，降低了系统的吞吐量。

乐观锁：比较适合读取操作比较频繁的场景，如果出现大量的写入操作，数据发生冲突的可能性就会增大，为了保证数据的一致性，应用层需要不断的重新获取数据，这样会增加大量的查询操作，降低了系统的吞吐量。

1.3可重入锁

就是加锁的次数和释放锁的次数要一样，可重入锁的意义在于防止死锁。

synchronized 和 ReentrantLock 都是可重入锁。

1.4读写锁

读写锁是一种技术： 通过ReentrantReadWriteLock类来实现。为了提高性能， Java 提供了读写锁，在读的地方使用读锁，在写的地方使用写锁，灵活控制，如果没有写锁的情况下，读是无阻塞的，在一定程度上提高了程序的执行效率。

读写锁分为读锁和写锁，多个读锁不互斥，读锁与写锁互斥，这是由 JVM 自己控制的。（只要有写锁就需要加锁）

1.5轻量级锁

轻量级锁在没有多线程竞争的前提下，把整个同步都消除掉，连CAS（Compare And Swap）操作都不去做了，优于轻量级锁。如果出现两条以上的线程争用同一个锁的情况，那轻量级锁将不会有效，必须膨胀为重量级锁。

1.6重量级锁

同步、线程安全的方法时，是需要先获得这个方法的锁的，退出这个方法时，则会释放锁。如果获取不到这个锁的话，意味着有别的线程在执行这个方法，这时我们就会马上进入阻塞的状态，等待那个持有锁的线程释放锁，然后再把我们从阻塞的状态唤醒，我们再去获取这个方法的锁。这种获取不到锁就马上进入阻塞状态的锁，我们称之为重量级锁。

1.7自旋锁

为了优化重量级锁，特意引入了自旋锁。自旋锁就是，如果此时拿不到锁，它不马上进入阻塞状态，而是等待一段时间，看看这段时间有没其他人把这锁给释放了。怎么等呢？这个就类似于线程在那里做空循环，如果循环一定的次数还拿不到锁，那么它才会进入阻塞的状态。

1.8偏向锁（当前场景不太适应）

这个线程退出这个方法的时候，它不会改变这个方法的状态，而是直接退出来，懒的去改，因为它认为除了自己这个线程之外，其他线程并不会来执行这个方法。

然后当这个线程想要再次进入这个方法的时候，会判断一下这个方法的状态，如果这个方法已经被标记为有人在执行了，并且线程的ID是自己，那么它就直接进入这个方法执行，啥也不用做。

2.synchronized

synchronized 实现原理

synchronized 是悲观锁，在字节码层被映射成两个指令：monitorenter 和 monitorexit，当一个线程遇到 monitorenter 指令时，会尝试去获取锁，如果获取成功，锁的数量 +1，（因为synchronized是一个可重入锁，需要使用锁计数来判断锁的情况），如果没有获取到锁，就会阻塞；当线程遇到 monitorexit 指令时，锁计数 -1，当计数器为 0 时，线程释放锁；如果线程遇到异常，也会释放锁。

例如查看下面