锁

一、锁的状态

       JDK1.6之前，synchronized 还是一个重量级锁，是一个效率比较低下的锁。但是在JDK1.6后，JVM为了提高锁的获取与释放效率对synchronized 进行了优化，引入了偏向锁和轻量级锁，从此以后锁的状态就有了四种：无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁。并且synchronized 锁的四种状态会随着竞争的情况逐渐升级，而且是不可逆的过程，即不可降级，这四种锁的级别由低到高依次是：无锁 < 偏向锁 < 轻量级锁 < 重量级锁。

　　偏向锁：偏向于第一个获得锁的线程。synchronized 默认开启偏向锁。

　　轻量级锁(自旋锁)：自旋锁就是让不满足条件的线程循环等待，而不是立即挂起。自旋锁默认4秒后开启。

　　锁升级的过程：

二、锁的优缺点

锁	优点	缺点	适用场景
偏向锁	加锁和解锁不需要额外的消耗，和执行非同步方法比仅存在纳秒级的差距。	如果线程间存在锁竞争，会带来额外的锁撤销的消耗。	适用于只有一个线程访问同步块场景。
轻量级锁	竞争的线程不会阻塞，提高了程序的响应速度。	如果始终得不到锁竞争的线程使用自旋会消耗CPU。	追求响应时间。同步块执行速度非常快。
重量级锁	线程竞争不使用自旋，不会消耗CPU。	线程阻塞，响应时间缓慢。	追求吞吐量。同步块执行速度较长。

三、锁的分类

1. 线程会不会锁住同步资源：乐观锁（提交更新时才检测）读多写少 效率高 与 悲观锁（修改数据之前把数据锁住）

　　synchronized和实现了lock接口的锁都是悲观锁。

　　悲观锁：synchronized、ReentrantLock、ReenTranReadWriteLock

　　乐观锁：CAS、StampedLock

2. 根据加锁的粒度：类级锁、对象锁、分段锁和单个变量/字段加锁
　　2.1 类级锁：synchronized
　　2.2 对象锁：synchronized
　　2.3 分段锁：ConcurrentHashMap：jdk 1.8使用了Node + cas + synchronized实现了加锁。
　　2.4 单个变量/字段加锁：使用CAS和java中原子引用类，通过保证编发编程中原子性，实现数据安全同步更新。

3. 根据锁的兼容性：独占锁与共享锁

　　独占锁：synchronized、ReentrantLock、ReenTranReadWriteLock中的WriteLock

　　共享锁：ReenTranReadWriteLock中的ReadLock

独占锁：也叫排它锁，是指该锁一次只能被一个线程所持有。如果别的线程想要获取锁，只有等到持有锁线程释放

获得排它锁的线程即能读数据又能修改数据，与之对立的就是共享锁。

共享锁：共享锁是指该锁可被多个线程所持有。如果线程T对数据A加上共享锁后，则其他线程只能对A再加共享锁，不能加排它锁

获得共享锁的线程只能读数据，不能修改数据。

4. 多个资源竞争时要不要排队：公平锁(排队)与非公平锁(不排队)

　　公平锁：ReentrantLock、ReenTranReadWriteLock可公平可不公平

　　非公平锁：synchronized

5. 一个线程中多个流程能不能获得同一把锁：重入锁与不可重入锁

　　重入锁：synchronized、reentrantLock。是指同一个线程可以重入上锁的代码段，不同的线程进入则需要进行阻塞等待。

　　不可重入锁：是指同一个线程不可以重入上锁后的代码段。

6. 锁同步资源失败是否需要阻塞：自旋锁(不阻塞)与阻塞锁(阻塞)

　　自旋锁：轻量级锁

　　阻塞锁：synchronized

参考：1. java锁分类  2. Java 可重入锁和不可重入锁的区别

四、JUC并发包中常用类(java.util.concurrent)

 1..JUC的atomic包中AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicReference等原子变量类。运用了CAS

     2.1 AtomicInteger、AtomicLong和AtomicBoolean

     2.2 JDK1.8:LongAdder、DoubleAdder  分段锁 效率高

 2.JUC的locks包中的AbstractQueuedSynchronizer（AQS）、ReentantLock（显式锁）、ReentrantReadWriteLock等类。

 3.JUC下的一些同步工具类(tools)：CountDownLatch（闭锁）、Semaphore（信号量）、CyclicBarrier（栅栏）等。

 4.JUC下的一些并发容器类(collections)：ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。

 5.JUC下的一些阻塞队列实现类(collections)：ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue等。

 6.JUC下的一些Executor框架的相关类(executor)： 线程池的工厂类->Executors 线程池的实现类->ThreadPoolExecutor/ForkJoinPool。

 五、常用锁

 1.synchronized与ReentrantLock的区别

　 1）用法不同：synchronized 可以用来修饰普通方法、静态方法和代码块，而 ReentrantLock 只能用于代码块。

     2）获取锁和释放锁的机制不同：synchronized 是自动加锁和释放锁的，而 ReentrantLock 需要手动加锁和释放锁。

     3）锁类型不同：synchronized 是非公平锁，而 ReentrantLock 默认为非公平锁，也可以手动指定为公平锁。

     4）响应中断不同：ReentrantLock 可以响应中断，解决死锁的问题，而 synchronized 不能响应中断。

     5）底层实现不同：synchronized 是 JVM 层面通过监视器(Monitor)实现的，而 ReentrantLock 是基于 AQS 实现的。

 2.ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock 和StampedLock的区别

锁	特性	是否支持重入	是否支持锁升级	适合场景
ReentrantLock	独占可重入	是	无	纯写入
ReentrantReadWriteLock	非独占可重读，读写锁，悲观锁	是	否	读写均衡
StampedLock	非独占不可重入，多模式锁，乐观锁	否	是	读多写少

 3.CountDownLatch(闭锁)、CyclicBarrier(栅栏)和Semaphore(信号量)的区别？JUC下的一些同步工具类(tools

   1）CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同：

CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后，它才执行；

  2）CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执行；

另外，CountDownLatch是不能够重用的，而CyclicBarrier是可以重用的。

  3）Semaphore其实和锁有点类似，它一般用于控制对某组资源的访问权限。