Java的一堆锁是干嘛的？

Java中的锁有很多种，经常会听到“锁”这个词。

犹如每天出门时，🔑就是一种“锁”，拿不到🔑，就进不去了。

Java那么多种类的锁，都是按不同标准来分类的。就像商店里的各种商品，可以按式样，也可以按颜色或者尺寸。

其实它们都是一种思想。

为什么会有锁？

一个进程可以包含多个线程，那么多个线程就会有竞争资源的问题出现，为了互相不打架，就有了锁的概念了。 一个线程也可以自己完成任务，但就像一个小组可以互相配合、共同完成任务，比一个人要快很多是不是？

分类

来个图~

 

1 悲观 Vs 乐观

林妹妹比较悲观，宝玉比较乐观~

 

1.1 悲观锁

看名字便知，它是悲观的，总是想到最坏的情况。 锁也会悲观，它并不是难过，它只是很谨慎，怕做错。

每次要读data的时候，总是觉得其他人会修改数据，所以先加个🔐，让其他人不能改数据，再慢慢读~

要是你在写一篇日记，怕别人会偷看了，就加了个打开密码，别人必须拿到密码才能打开这篇文章。这就是悲观锁了。

应用： synchronized关键字和Lock的实现类都是悲观锁。

 

1.2 乐观锁

它很乐观，总是想着最好的情况。 它比较大条，不会太担心。如果要发生，总会发生，如果不会发生，那就不会。为什么要担心那么多？

每次读data时，总是乐观地想没有其他人会同时修改数据，不用加锁，放心地读data。 但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。

就像和别人共同编辑一篇文章，你在编辑的时候别人也可以编辑，而且你觉得别人不会改动到你写的部分，那就是乐观锁了。

事事无绝对，悲观也好乐观也好，没有绝对的悲观，也没有绝对的乐观。只是在这个当时，相信，还是不相信。

 

悲观 & 乐观 比较

类型	实现	使用场景	缺点
悲观锁	synchronized关键字和Lock的实现类	适合写操作多的场景，可以保证写操作时数据正确	如果该事务执行时间很长，影响系统的吞吐量
乐观锁	无锁编程，CAS算法	适合读操作多的场景，能够大幅提升其读操作的性能	如果有外来事务插入，那么就可能发生错误

应用

乐观锁 —— CAS（Compare and Swap 比较并交换）

是乐观锁的一种实现方式。

简单来说，有3个三个操作数：

• 需要读写的内存值 V。

• 进行比较的值 A。

• 要写入的新值 B。

 

2 公平 Vs 非公平

没有绝对的公平，也没有绝对的不公平。

公平，就是按顺序排队嘛。 公平锁维护了一个队列。要获取锁的线程来了都排队。

 

非公平，上来就想抢到锁，好像一个不讲道理的，抢不到的话，只好再去乖乖排队了。 非公平锁没有维护队列的开销，没有上下文切换的开销，可能导致不公平，但是性能比fair的好很多。看这个性能是对谁有利了。

举个栗子

 

 

3 可重入锁 Vs 非可重入锁

广义上的可重入锁，而不是单指JAVA下的ReentrantLock。

可重入锁，也叫做递归锁，指的是同一线程外层函数获得锁之后，内层递归函数仍然有获取该锁的代码，但不受影响。

这句话神马意思？

这种锁是可以反复进入的。

当一个线程执行到某个synchronized方法时，比如说method1，而在method1中会调用另外一个synchronized方法method2，此时线程不必重新去申请锁，而是可以直接执行方法method2。

class MyClass {
   public synchronized void method1() {
       enterNextRoom();
  }

   public synchronized void method2() {
       // todo
  }
}

两个方法method1和method2都用synchronized修饰了，假如某一时刻，线程A执行到了method1，此时线程A获取了这个对象的锁，而由于method2也是synchronized方法，假如synchronized不具备可重入性，此时线程A需要重新申请锁。但是这就会造成一个问题，因为线程A已经持有了该对象的锁，而又在申请获取该对象的锁，这样就会线程A一直等待永远不会获取到的锁。

如果不是可重入锁的话，method2可能不会被当前线程执行，可能造成死锁。

可重入锁最大的作用是避免死锁。

实现：

• synchronized

• ReentrantLock

 

ReentrantLock构造函数

提供了是否公平锁的初始化：

/**
    * Creates an instance of {@code ReentrantLock}.
    * This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}.
    */
   public ReentrantLock() {
       sync = new NonfairSync();
  }

   /**
    * Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the
    * given fairness policy.
    *
    * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
    */
   public ReentrantLock(boolean fair) {
       sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
  }

使用ReentrantLock必须在finally控制块中进行解锁操作。

在资源竞争不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差点点。但是当同步非常激烈的时候，synchronized的性能一下子能下降好几十倍，而ReentrantLock确还能维持常态。

高并发量情况下使用ReentrantLock。

优点： 可一定程度避免死锁。

• Semaphore

• AtomicInteger、AtomicLong等

不可重入锁的栗子

用自旋锁来模拟，代码如下：

public class UnreentrantLock {

private AtomicReference<Thread> owner = new AtomicReference<Thread>();

public void lock() {
   Thread current = Thread.currentThread();
   //这句是很经典的“自旋”语法，AtomicInteger中也有
   for (;;) {
       if (!owner.compareAndSet(null, current)) {
           return;
      }
  }
}

   public void unlock() {
       Thread current = Thread.currentThread();
       owner.compareAndSet(current, null);
  }
}

同一线程两次调用lock()方法，如果不执行unlock()释放锁的话，第二次调用自旋的时候就会产生死锁。

 

4 独享 Vs 共享

好比你自己的自行车，就是你独享的资源。 OFO、摩拜单车，就是共享的资源，但也是一次只能一个人用啦。更好的例子，比如说一条小溪，可以同时好几只小鹿在溪边喝水~小溪就是共享的嘛~~