锁机制

1.按照实现方式

按照实现方式分为乐观锁和悲观锁，并不是真实存在的锁，而是设计思想

• 乐观锁
  认为资源和数据不会被别人修改，读取不会上锁，但是写入操作会判断是否被修改过
  使用场景：
  高性能、高可用、高并发的场景，适用于写操作比较少的场景，冲突比较少
  实现方案：

  • 版本号机制
    版本号机制是在数据表中加上一个 version 字段来实现的，表示数据被修改的次数，当执行写操作并且写入成功后，version = version + 1，当线程A要更新数据时，在读取数据的同时也会读取 version 值，在提交更新时，若刚才读取到的 version 值为当前数据库中的version值相等时才更新，否则重试更新操作，直到更新成功
  • CAS实现
    CAS(Compare And Swap),不使用锁实现变量同步，也叫非阻塞同步
    三个元素
    1. 需要读写的内存值V
    2. 进行比较的值A
    3. 拟写入的新值B
       当且仅当A与V值相同时，将内存值V修改为B,否则什么也不做

  Java中的java.util.concurrect.atomic下的原子变量就是通过CAS实现的，JDK1.5中JUC(java.util.concurrect)包建立在CAS基础上

  • 乐观锁的缺点
    • ABA问题
      如果一个变量第一次读取为A，第二次读取也为A，并不代表没被修改过，有可能是A->B->A,JDK1.5之后AtomicStampedReference类就提供了此种能力，其中的 compareAndSet 方法就是首先检查当前引用是否等于预期引用，并且当前标志是否等于预期标志，如果全部相等，则以原子方式将该引用和该标志的值设置为给定的更新值。DCAS就是在CAS基础上增加引用的表示修改次数的标记符。
    • 循环开销大
      乐观锁在进行写操作判断是否能写入成功，如果不成功会触发等待->重试机制，是一种自旋锁，适用于短期获取不到锁的情况，若长期获取不到，性能开销较大，如果锁竞争严重，CAS自旋的概率较大，此时应该有效考虑Synchronized

• 悲观锁
  一种悲观思想，认为数据可能会被其他人修改，所以在持有数据时把数据或资源锁住，其他线程请求资源会阻塞，直到悲观锁释放，数据库中的行锁，表锁，读锁，写锁都是在操作之前上锁
  Java中Synchronization和ReetranLock等排他锁（独占锁）也是悲观锁
  使用场景：
  因为对读写都要枷锁，性能较低，高安全性的场景，适用于写操作比较多的场景，冲突比较多

2. 按照冲突的处理方式

• 自旋锁
  定义：当一个线程尝试获取一个锁，若锁被占用，则职该线程将会等待，间隔一段时间再次尝试获取，进入循环->等待机制。
  优势：如果持有锁的线程可以在短时间释放，那么等待竞争的线程不需要做内核态/用户态的切换进入阻塞态，他们只需要等待持有锁的线程释放，避免了用户态内核态切换的消耗（避免了进程调度和线程切换），所以操作系统大量使用自旋锁。
  劣势：如果长时间上锁，自旋锁非常消耗性能，则指了其他线程的调度运行。线程持有锁的时间越长，则该线程被OS调度程序中断的风险越大。如果发生中断，其他线程将保持自旋，而持有锁的线程并不打算释放锁，导致无限推迟，直到该线程完成工作。解决该问题可以给自旋锁是指自选时间，时间到了就释放自旋锁，自旋锁会占用CPU资源，影响系统性能。

• 互斥锁
  定义：当一个线程获取一个锁，若锁被占用，则该线程进入阻塞态，等待重新调度
  自旋锁不适用于线程长时间持有CPU资源的情况，会加剧系统负担。但互斥锁在加锁失败后进入阻塞态，此时需要进行线程上下文切换，消耗系统资源。

• 原子操作
  原子操作：不能中断的操作，在此操作过程中，CPU不会再去其他的针对该值的操作，通过CPU指令实现，其它的同步技术常常依赖于原子操作