java面试总结（三）java锁的分类与基本原理

1、分类
（1）乐观锁/悲观锁
（2）独享锁/共享锁
（3）互斥锁/读写锁
（4）可重入锁
（5）公平锁/非公平锁
（6）分段锁
（7）偏向锁/轻量级锁/重量级锁
（8）自旋锁
总结：以上是一些锁的名词，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。

2、基本原理
2.1 ：乐观锁/悲观锁
（1）乐观锁与悲观锁是从设计理念上来分类的。
　　 乐观锁：顾名思义，就是很乐观，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量，在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式CAS(Compare and Swap 比较并交换)实现的。

（2）悲观锁：总是假设最坏的情况，每次去拿数据的时候都认为别人会修改自己的数据，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁。比如Java里面的同步synchronized关键字的实现就是悲观锁。悲观锁适合写操作非常多的场景，乐观锁适合读操作非常多的场景，不加锁会带来大量的性能提升。

2.2：独享锁/共享锁
（1） 独享锁是指该锁一次只能被一个线程所持有，Java ReentrantLock就是独享锁，Synchronized也是独享锁。
（2）共享锁是指该锁可被多个线程所持有，Java ReadWriteLock其读锁是共享锁，其写锁是独享锁，读锁的共享锁可保证并发读是非常高效的，读写，写读，写写的过程是互斥的。
（3）独享锁与共享锁也是通过AQS来实现的，通过实现不同的方法，来实现独享或者共享。
（4）独享锁/共享锁是一种广义的说法。

2.3：互斥锁/读写锁
（1）互斥锁/读写锁是具体的实现。
（2）互斥锁在Java中的具体实现就是ReentrantLock，读写锁在Java中的具体实现就是ReadWriteLock。

2.4：可重入锁
可重入锁又名递归锁，是指在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，ReetrantLock和Synchronized都是可重入锁。

2.5：公平锁/非公平锁
（1）公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。
（2）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，有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁。有可能，会造成优先级反转或者饥饿现象，Java ReetrantLock是通过构造函数指定该锁是否是公平锁，默认是非公平锁。非公平锁的优点在于吞吐量比公平锁大，Synchronized也是非公平锁。

2.6：分段锁
分段锁其实也是一种设计，并不是具体的一种锁，ConcurrentHashMap就是一种分段锁的设计，，ConcurrentHashMap中的分段锁称为Segment，它类似于HashMap（JDK7和JDK8中HashMap的实现）的结构，即内部拥有一个Entry数组，数组中的每个元素又是一个链表，同时又是一个ReentrantLock（Segment继承了ReentrantLock）；当需要put元素的时候，并不是对整个hashmap进行加锁，而是先通过hashcode来知道他要放在哪一个分段中，然后对这个分段进行加锁，所以当多线程put的时候，只要不是放在一个分段中，就实现了真正的并行的插入。

2.7：偏向锁/轻量级锁/重量级锁
（1） 这三种锁是指锁的状态，并且是针对Synchronized，在Java 5通过引入锁升级的机制来实现高效Synchronized。这三种锁的状态是通过对象监视器在对象头中的字段来表明的。
（2）偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁，降低获取锁的代价。
（3）轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候，被另一个线程所访问，偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞，提高性能。
（4）重量级锁是指当锁为轻量级锁的时候，另一个线程虽然是自旋，但自旋不会一直持续下去，当自旋一定次数的时候，还没有获取到锁，就会进入阻塞，该锁膨胀为重量级，重量级锁会让他申请的线程进入阻塞，性能降低。
（5）JDK 1.6中默认是开启偏向锁和轻量级锁的，我们也可以通过-XX:-UseBiasedLocking来禁用偏向锁，锁的状态保存在对象的头文件中。

2.8：自旋锁
在Java中，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，缺点是循环会消耗CPU。