在讀很多併發文章中，會提及各種各樣鎖如公平鎖，樂觀鎖等等，這篇文章介紹各種鎖的分類。介紹的內容如下：

• 公平鎖/非公平鎖
• 可重入鎖
• 獨享鎖/共享鎖
• 互斥鎖/讀寫鎖
• 樂觀鎖/悲觀鎖
• 分段鎖
• 偏向鎖/輕量級鎖/重量級鎖
• 自旋鎖

上面是很多鎖的名詞，這些分類並不是全是指鎖的狀態，有的指鎖的特性，有的指鎖的設計，下面總結的內容是對每個鎖的名詞進行一定的解釋。

公平鎖/非公平鎖

公平鎖是指多個執行緒按照申請鎖的順序來獲取鎖。 非公平鎖是指多個執行緒獲取鎖的順序並不是按照申請鎖的順序，有可能後申請的執行緒比先申請的執行緒優先獲取鎖。有可能，會造成優先順序反轉或者飢餓現象。 對於Java ReentrantLock

可重入鎖

可重入鎖又名遞迴鎖，是指在同一個執行緒在外層方法獲取鎖的時候，在進入內層方法會自動獲取鎖。說的有點抽象，下面會有一個程式碼的示例。 對於Java ReentrantLock而言, 他的名字就可以看出是一個可重入鎖，其名字是Re entrant Lock重新進入鎖。 對於Synchronized而言,也是一個可重入鎖。可重入鎖的一個好處是可一定程度避免死鎖。

synchronized void setA() throws Exception{
    Thread.sleep(1000);
    setB();
}

synchronized void setB() throws Exception{
    Thread.sleep(1000);
}

上面的程式碼就是一個可重入鎖的一個特點，如果不是可重入鎖的話，setB可能不會被當前執行緒執行，可能造成死鎖。

獨享鎖/共享鎖

獨享鎖是指該鎖一次只能被一個執行緒所持有。 共享鎖是指該鎖可被多個執行緒所持有。

對於Java ReentrantLock而言，其是獨享鎖。但是對於Lock的另一個實現類ReadWriteLock

互斥鎖/讀寫鎖

上面講的獨享鎖/共享鎖就是一種廣義的說法，互斥鎖/讀寫鎖就是具體的實現。 互斥鎖在Java中的具體實現就是ReentrantLock 讀寫鎖在Java中的具體實現就是ReadWriteLock

樂觀鎖/悲觀鎖

樂觀鎖與悲觀鎖不是指具體的什麼型別的鎖，而是指看待併發同步的角度。 悲觀鎖認為對於同一個資料的併發操作，一定是會發生修改的，哪怕沒有修改，也會認為修改。因此對於同一個資料的併發操作，悲觀鎖採取加鎖的形式。悲觀的認為，不加鎖的併發操作一定會出問題。 樂觀鎖則認為對於同一個資料的併發操作，是不會發生修改的。在更新資料的時候，會採用嘗試更新，不斷重新的方式更新資料。樂觀的認為，不加鎖的併發操作是沒有事情的。

從上面的描述我們可以看出，悲觀鎖適合寫操作非常多的場景，樂觀鎖適合讀操作非常多的場景，不加鎖會帶來大量的效能提升。 悲觀鎖在Java中的使用，就是利用各種鎖。 樂觀鎖在Java中的使用，是無鎖程式設計，常常採用的是CAS演算法，典型的例子就是原子類，通過CAS自旋實現原子操作的更新。

分段鎖

分段鎖其實是一種鎖的設計，並不是具體的一種鎖，對於ConcurrentHashMap而言，其併發的實現就是通過分段鎖的形式來實現高效的併發操作。 我們以ConcurrentHashMap來說一下分段鎖的含義以及設計思想，ConcurrentHashMap中的分段鎖稱為Segment，它即類似於HashMap（JDK7與JDK8中HashMap的實現）的結構，即內部擁有一個Entry陣列，陣列中的每個元素又是一個連結串列；同時又是一個ReentrantLock（Segment繼承了ReentrantLock)。 當需要put元素的時候，並不是對整個hashmap進行加鎖，而是先通過hashcode來知道他要放在那一個分段中，然後對這個分段進行加鎖，所以當多執行緒put的時候，只要不是放在一個分段中，就實現了真正的並行的插入。 但是，在統計size的時候，可就是獲取hashmap全域性資訊的時候，就需要獲取所有的分段鎖才能統計。 分段鎖的設計目的是細化鎖的粒度，當操作不需要更新整個陣列的時候，就僅僅針對陣列中的一項進行加鎖操作。

偏向鎖/輕量級鎖/重量級鎖

這三種鎖是指鎖的狀態，並且是針對Synchronized。在Java 5通過引入鎖升級的機制來實現高效Synchronized。這三種鎖的狀態是通過物件監視器在物件頭中的欄位來表明的。 偏向鎖是指一段同步程式碼一直被一個執行緒所訪問，那麼該執行緒會自動獲取鎖。降低獲取鎖的代價。 輕量級鎖是指當鎖是偏向鎖的時候，被另一個執行緒所訪問，偏向鎖就會升級為輕量級鎖，其他執行緒會通過自旋的形式嘗試獲取鎖，不會阻塞，提高效能。 重量級鎖是指當鎖為輕量級鎖的時候，另一個執行緒雖然是自旋，但自旋不會一直持續下去，當自旋一定次數的時候，還沒有獲取到鎖，就會進入阻塞，該鎖膨脹為重量級鎖。重量級鎖會讓其他申請的執行緒進入阻塞，效能降低。

自旋鎖

在Java中，自旋鎖是指嘗試獲取鎖的執行緒不會立即阻塞，而是採用迴圈的方式去嘗試獲取鎖，這樣的好處是減少執行緒上下文切換的消耗，缺點是迴圈會消耗CPU。

自旋鎖是採用讓當前執行緒不停地的在迴圈體內執行實現的，當迴圈的條件被其他執行緒改變時 才能進入臨界區。如下

public class SpinLock {

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

  public void lock(){
    Thread current = Thread.currentThread();
    while(!sign .compareAndSet(null, current)){
    }
  }

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

使用了CAS原子操作，lock函式將owner設定為當前執行緒，並且預測原來的值為空。unlock函式將owner設定為null，並且預測值為當前執行緒。

當有第二個執行緒呼叫lock操作時由於owner值不為空，導致迴圈一直被執行，直至第一個執行緒呼叫unlock函式將owner設定為null，第二個執行緒才能進入臨界區。

由於自旋鎖只是將當前執行緒不停地執行迴圈體，不進行執行緒狀態的改變，所以響應速度更快。但當執行緒數不停增加時，效能下降明顯，因為每個執行緒都需要執行，佔用CPU時間。如果執行緒競爭不激烈，並且保持鎖的時間段。適合使用自旋鎖。

注：該例子為非公平鎖，獲得鎖的先後順序，不會按照進入lock的先後順序進行。