1. 悲觀鎖與樂(lè)觀鎖

悲觀鎖：為了保證原子性，因此把數(shù)據(jù)進(jìn)行上鎖，每一個(gè)不同的線(xiàn)程拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都會(huì)參與鎖的競(jìng)爭(zhēng)，其他線(xiàn)程想必須等待前者拿完數(shù)據(jù)解鎖后才能參與拿數(shù)據(jù)。

舉例，由于維修導(dǎo)致一層樓只剩下一間廁所。因此，線(xiàn)程1進(jìn)入廁所后，其他線(xiàn)程只能阻塞等待。

樂(lè)觀鎖：假設(shè)數(shù)據(jù)一般情況下不會(huì)產(chǎn)生并發(fā)沖突，所以在數(shù)據(jù)進(jìn)行提交更新的時(shí)候，才會(huì)正式對(duì)數(shù)據(jù)是否產(chǎn)生并發(fā)沖突進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)并發(fā)沖突了，則讓返回用戶(hù)錯(cuò)誤的信息，讓用戶(hù)決定如何去做。

還是上述上廁所例子，線(xiàn)程1 給其他線(xiàn)返回一個(gè)信息，其他線(xiàn)程可根據(jù)信息選擇換樓層上廁所亦或是等待。

以上的上廁所例子，在樓棟廁所不充足情況下。線(xiàn)程還是盲目選擇這棟樓的廁所（使用悲觀鎖）就會(huì)導(dǎo)致阻塞消耗系統(tǒng)資源。在樓棟廁所充足的情況下，線(xiàn)程選擇了這棟樓的廁所（使用樂(lè)觀鎖）這樣就能很好的利用系統(tǒng)資源。

synchronized 初始情況下使用的是樂(lè)觀鎖，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鎖競(jìng)爭(zhēng)激烈時(shí)候就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為悲觀鎖。就好比一個(gè)線(xiàn)程去某一棟樓上廁所，并不知道該樓棟是否廁所充足。充足就不阻塞等待，不充足就阻塞等待。

2. 讀寫(xiě)鎖與互斥鎖

多線(xiàn)程中，線(xiàn)程作為讀取方不會(huì)產(chǎn)生線(xiàn)程安全問(wèn)題，當(dāng)線(xiàn)程作為為寫(xiě)入方和線(xiàn)程作為寫(xiě)入方之間進(jìn)行交互和，線(xiàn)程作為寫(xiě)入方和線(xiàn)程作為讀取方之間進(jìn)行交互，就會(huì)造成互斥。

線(xiàn)程對(duì)數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)，主要存在三種情況：

• 線(xiàn)程只是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作，此時(shí)自然不會(huì)出現(xiàn)線(xiàn)程不安全問(wèn)題。
• 多個(gè)線(xiàn)程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行寫(xiě)操作，就會(huì)出現(xiàn)線(xiàn)程不安全問(wèn)題。
• 一個(gè)線(xiàn)程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作，另個(gè)線(xiàn)程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行寫(xiě)操作，也會(huì)出現(xiàn)線(xiàn)程不安全問(wèn)題。

簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，線(xiàn)程的讀操作，就是線(xiàn)程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。線(xiàn)程的寫(xiě)操作，就是線(xiàn)程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。讀一下問(wèn)題不大，但寫(xiě)一下就難免會(huì)造成意外。因此，我們有了 讀寫(xiě)鎖 這個(gè)概念。

讀寫(xiě)鎖，就是把讀和寫(xiě)這兩個(gè)操作分開(kāi)來(lái)加鎖這樣就能避免互斥。Java 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供了一個(gè) ReentrantReadWriteLock 類(lèi)，實(shí)現(xiàn)了讀寫(xiě)鎖。

ReentrantReadWriteLock.ReadLock 類(lèi)表示一個(gè)讀鎖.。這個(gè)對(duì)象提供了 lock / unlock 方法進(jìn)行加鎖解鎖。

ReentrantReadWriteLock.WriteLock 類(lèi)表示一個(gè)寫(xiě)鎖.。這個(gè)對(duì)象也提供了 lock / unlock 方法進(jìn)行加鎖解鎖。

• 讀加鎖與讀加鎖之間，不互斥
• 寫(xiě)加鎖與寫(xiě)加鎖之間，互斥
• 讀加鎖與寫(xiě)加鎖之間，互斥

互斥，就會(huì)操作線(xiàn)程的掛起等待，一旦線(xiàn)程掛起等待了，就不知道什么時(shí)候能夠被喚醒了。因此，我們?cè)诰帉?xiě)代碼的時(shí)候盡可能減少互斥。

讀寫(xiě)鎖特別適用于“頻繁讀，不頻繁寫(xiě)”的場(chǎng)景中。比如，學(xué)校的教務(wù)系統(tǒng)：

假設(shè)計(jì)算機(jī)軟件專(zhuān)業(yè)的學(xué)生有 300 個(gè)同學(xué)，這300個(gè)同學(xué)幾乎每天都要課程表為了防止課表更改，這樣的一個(gè)操作就是頻繁讀（訪(fǎng)問(wèn)）。

有特殊情況，老師生病了或是怎樣，偶爾會(huì)調(diào)課到其他時(shí)間點(diǎn)。這樣的操作，就是不頻繁寫(xiě)（修改）。

注意，synchronized 不是讀寫(xiě)鎖。

3. 重量級(jí)鎖與輕量級(jí)鎖

在并發(fā)編程中，輕量級(jí)鎖和重量級(jí)鎖是兩種鎖的實(shí)現(xiàn)方法，主要用于解決多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)共享資源時(shí)的同步問(wèn)題。

輕量級(jí)鎖通常用于鎖競(jìng)爭(zhēng)不激烈的情況下，通過(guò)在線(xiàn)程內(nèi)部使用CAS操作來(lái)進(jìn)行加鎖和解鎖，這種方式不需要進(jìn)行線(xiàn)程的上下文切換，因此性能比重量級(jí)鎖更高。但是，如果鎖競(jìng)爭(zhēng)激烈的話(huà)，輕量級(jí)鎖的性能優(yōu)勢(shì)就不明顯了。

重量級(jí)鎖通常用于鎖競(jìng)爭(zhēng)激烈的情況下，通過(guò)將競(jìng)爭(zhēng)鎖的線(xiàn)程掛起并切換到內(nèi)核態(tài)來(lái)進(jìn)行加鎖和解鎖。由于需要進(jìn)行線(xiàn)程的上下文切換，因此性能比輕量級(jí)鎖更低。但是，在鎖競(jìng)爭(zhēng)激烈的情況下，重量級(jí)鎖的效果要比輕量級(jí)鎖好得多，因?yàn)樗梢杂行У乇苊怄i爭(zhēng)用問(wèn)題，減少了線(xiàn)程的搶占和切換，從而提高了系統(tǒng)的效率和響應(yīng)速度。

synchronized 的輕量級(jí)鎖策略大概都是通過(guò)自旋鎖的方式實(shí)現(xiàn)的，重量級(jí)鎖則是掛起等待鎖。

4. 自旋鎖與掛起等待鎖

自旋鎖 VS 掛起等待鎖：

自旋鎖，當(dāng)線(xiàn)程之間進(jìn)行搶占鎖內(nèi)資源時(shí)候，線(xiàn)程1 已經(jīng)搶占到鎖，線(xiàn)程2 則會(huì)持續(xù)等待 線(xiàn)程1 鎖內(nèi)任務(wù)結(jié)束后再進(jìn)行搶占鎖資源，在這期間 線(xiàn)程2 持續(xù)處于阻塞等待狀態(tài)。

掛起等待鎖，當(dāng)掛起等待鎖遇到這種情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)有線(xiàn)程已經(jīng)搶占到鎖了，則會(huì)放棄阻塞等待。直到鎖開(kāi)放了，則再參與搶占鎖。

因此，自旋鎖有以下優(yōu)缺點(diǎn)：

• 優(yōu)點(diǎn)：時(shí)刻占用系統(tǒng)資源，不涉及線(xiàn)程阻塞和調(diào)度，一旦鎖被釋放了，參與鎖的競(jìng)爭(zhēng)。
• 缺點(diǎn)：當(dāng)鎖內(nèi)任務(wù)比較復(fù)雜時(shí)，鎖被其他線(xiàn)程占有時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，那么就會(huì)持續(xù)消耗系統(tǒng)資源。
• 掛起等待鎖則相反

4.1 自旋鎖

自旋鎖，按照正常的邏輯，當(dāng)線(xiàn)程搶占鎖時(shí)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，過(guò)不了多久鎖就被釋放了。因此，自旋鎖就沒(méi)必要放棄 CPU 了，一直占用著 CPU 的內(nèi)存空間。

自旋鎖偽代碼：

while(槍鎖lock == 失敗) {}

如果獲取鎖失敗，立即再?lài)L試獲取鎖，無(wú)限循環(huán)下去直到獲取到鎖為止。第一次獲取鎖失敗，往后的獲取鎖操作會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)到來(lái)，一旦鎖被其他線(xiàn)程釋放，就能第一時(shí)間獲取到鎖。這就是輕量級(jí)鎖的體現(xiàn)（鎖的競(jìng)爭(zhēng)還不太激烈，嘗試使用自旋方式加鎖）。

4.2 掛起等待鎖

當(dāng)線(xiàn)程獲取鎖失敗后，并不會(huì)進(jìn)行阻塞等待。而隨著系統(tǒng)的調(diào)度，不占用 CPU 。直到鎖開(kāi)發(fā)后，再?lài)L試參與鎖競(jìng)爭(zhēng)。這種情況就是掛起等待鎖，也是重量級(jí)鎖的體現(xiàn)（鎖的競(jìng)爭(zhēng)太激烈了，線(xiàn)程跟隨系統(tǒng)的調(diào)度）。

舉例：

自旋鎖與掛起等待鎖的現(xiàn)實(shí)生活體現(xiàn)：張三是一個(gè)普通的男生，如花是一個(gè)漂亮的女孩，在此張三作為線(xiàn)程，如花作為鎖。

張三開(kāi)始追求如花，但是如花已經(jīng)有男朋友了。張三又是個(gè)死皮賴(lài)臉的人。每天堅(jiān)持給女孩發(fā)信息，期待著某一天如花分手，能得到如花。此時(shí)張三就處于自旋鎖的狀態(tài)。

隨著競(jìng)爭(zhēng)的激烈，又有許多人想要追求如花。張三開(kāi)始動(dòng)搖了，開(kāi)始努力敲代碼、認(rèn)真學(xué)習(xí)不參與追如花的競(jìng)爭(zhēng)了（隨著系統(tǒng)的調(diào)度做其他事去了）。如果某一天如花變?yōu)閱紊砹?，系統(tǒng)會(huì)通知張三如花單身了（鎖空閑了），張三就又開(kāi)始參與競(jìng)爭(zhēng)鎖。此時(shí)張三的狀態(tài)就是掛起等待鎖狀態(tài)。

5. 公平鎖與非公平鎖

公平鎖與非公平鎖講究四個(gè)字“公平競(jìng)爭(zhēng)”，假設(shè)有三個(gè)線(xiàn)程搶占鎖資源，當(dāng)鎖被釋放后就會(huì)出現(xiàn)兩種情況：公平競(jìng)爭(zhēng)鎖、非公平競(jìng)爭(zhēng)鎖。

公平鎖：遵循先來(lái)后到的原則，線(xiàn)程1 進(jìn)入鎖，鎖釋放后。線(xiàn)程2 進(jìn)入鎖，鎖再釋放后。線(xiàn)程3 進(jìn)入鎖。整個(gè)過(guò)程是按照順序執(zhí)行的。

非公平鎖：由于線(xiàn)程之間搶占資源，導(dǎo)致鎖被無(wú)序的搶占。這樣 3 個(gè)線(xiàn)程都有機(jī)會(huì)優(yōu)先進(jìn)入鎖。整個(gè)過(guò)程會(huì)造成無(wú)序執(zhí)行。

通過(guò)上圖我們就能很好的理解，公平鎖與非公平鎖之間的差異。當(dāng)然，線(xiàn)程的調(diào)度是隨機(jī)的因此多個(gè)線(xiàn)程競(jìng)爭(zhēng)鎖時(shí)可以隨意進(jìn)行搶占“手快有，手慢無(wú)”（非公平鎖）。要想實(shí)現(xiàn)公平鎖，我們可以使用一些特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到按順序使用鎖。

在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，公平鎖與非公平鎖沒(méi)有好壞之分，我們按照需求來(lái)進(jìn)行設(shè)置。注意，synchronized 屬于非公平鎖。

6. 可重入鎖與不可重入鎖

可重入鎖即允許一個(gè)線(xiàn)程多次獲取同一把鎖。

不可重入鎖是指一旦線(xiàn)程獲得了該鎖，此時(shí)再次請(qǐng)求獲取該鎖時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將該線(xiàn)程掛起，直到該鎖被釋放為止。因此，不可重入鎖不能再同一線(xiàn)程中重復(fù)獲取。

可重入鎖是指當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程獲得了該鎖之后，在該鎖還未釋放之前，可以再次獲取該鎖。這種鎖可以防止死鎖的發(fā)生，因?yàn)樵讷@取之后可以在方法中重新獲取該鎖，從而避免死鎖的發(fā)生。

Java 中的 synchronized 關(guān)鍵字是一種可重入鎖，而 ReentrantLock 是 Java 中常用的可重入鎖類(lèi)，synchronized 不需要手動(dòng)解鎖，而 ReentrantLock 需要手動(dòng)解鎖。

需要注意的是，可重入鎖雖然提高了代碼的靈活性和可維護(hù)性，但同時(shí)也可能會(huì)帶來(lái)出現(xiàn)深度嵌套鎖的風(fēng)險(xiǎn)，引發(fā)死鎖或性能下降等問(wèn)題。因此，在使用可重入鎖時(shí)需要仔細(xì)設(shè)計(jì)和管理。

談?wù)勀銓?duì)synchronized的演變過(guò)程的理解？

synchronized 既是悲觀鎖也是樂(lè)觀鎖，synchronized 即是輕量級(jí)鎖也是重量級(jí)鎖，synchronized 即是自旋鎖也是掛起等待鎖，synchronized 不是讀寫(xiě)鎖，synchronized 是非公平鎖，synchronized是可重入鎖。

synchronized 的初始化的時(shí)候是一個(gè)樂(lè)觀鎖/輕量級(jí)鎖/自旋鎖，隨著synchronized的競(jìng)爭(zhēng)激烈會(huì)升級(jí)為悲觀鎖/重量級(jí)鎖/掛起等待鎖，另外輕量級(jí)鎖是部分基于自旋鎖、重量級(jí)鎖是部分基于掛起等待鎖。

在鎖的策略中還會(huì)引申到“死鎖”的概念，在下篇博文中，我會(huì)介紹。大家也可以通過(guò)下方專(zhuān)欄中搜索多線(xiàn)程相關(guān)內(nèi)容。

到此這篇關(guān)于Java多線(xiàn)程中常見(jiàn)的鎖策略詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java常見(jiàn)的鎖策略?xún)?nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！