淺談Java中的鎖

一、    悲觀鎖和樂觀鎖

    悲觀鎖(Pessimistic Lock)：顧名思義，就是很悲觀，每次去拿資料的時候都認為別人會修改，所以每次在拿資料的時候都會上鎖，這樣別人想拿這個資料就會block直到它拿到鎖。傳統的關係型資料庫裡邊就用到了很多這種鎖機制，比如行鎖，表鎖等，讀鎖，寫鎖等，都是在做操作之前先上鎖。for update就是一種。

    樂觀鎖(Optimistic Lock)：顧名思義，就是很樂觀，每次去拿資料的時候都認為別人不會修改，所以不會上鎖，但是在更新的時候會判斷一下在此期間別人有沒有去更新這個資料，可以使用版本號等機制。樂觀鎖適用於多讀的應用型別，這樣可以提高吞吐量，像資料庫如果提供類似於write_condition機制的其實都是提供的樂觀鎖。Java中常用的樂觀鎖方式有版本號、時間戳。

二、    公平鎖和非公平鎖

    鎖的公平與非公平，是指執行緒請求獲取鎖的過程中，是否允許插隊。在公平鎖上，執行緒將按他們發出請求的順序來獲得鎖；而非公平鎖則允許線上程發出請求後立即嘗試獲取鎖，如果可用則可直接獲取鎖，嘗試失敗才進行排隊等待。

    公平鎖：多個執行緒申請獲取同一個鎖，按照執行緒的申請順序，排隊獲取鎖。公平鎖的好處是等待的執行緒不會被餓死，相應的缺陷就是整體吞吐量很低、效率很低。使用new ReentrantLock(true)可以構造一個公平鎖。

    非公平鎖：多個執行緒申請獲取同一個鎖，獲取鎖的順序不按照申請順序，搶佔式的獲取。非公平鎖的好處是整體效率很高，但是可能會使有些執行緒一致在等待，造成餓死。使用Synchronized、new ReentrantLock()和new ReentrantLock(false)可以構建一個非公平鎖。

三、    讀寫鎖

    讀寫鎖一次只有一個執行緒（writer執行緒）可以修改共享資料，但在許多情況下，任何數量的執行緒可以同時讀取共享資料（reader執行緒）。Java中的讀寫鎖通過ReentrantReadWriteLock實現。ReentrantReadWriteLock.ReadLock是讀鎖，它是共享鎖。ReentrantReadWriteLock.WriteLock是寫鎖，它是獨佔鎖。

四、    互斥鎖

        互斥鎖即一次只能有一個執行緒持有的鎖。ReentrantLock和synchronized都是互斥鎖。

    ReentrantLock是jdk5的新特性，採用ReentrantLock可以完全替代替換synchronized傳統的鎖機制，而且採用ReentrantLock的方式更加面向物件，也更加靈活

五、    共享鎖和獨佔鎖

    共享鎖：允許多個執行緒同時獲取鎖，併發訪問共享資源，如：ReadWriteLock。在實際使用過程中，執行緒A獲取到了共享資源D的共享鎖，其它執行緒只能獲取D的共享鎖，不能獲取獨佔鎖。

    獨佔鎖：一次只能有一個執行緒獲得鎖，即只能被一個執行緒持有。在實際使用過程中，執行緒A獲取到了共享資源D的獨佔鎖，其它執行緒不能獲取D的任何型別鎖。（ReentrantLock就是以獨佔方式實現的互斥鎖。）

六、    偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖

    這三個鎖都是針對synchronized來說的，具體的實現細節比較複雜，具體實現可檢視上面的阻塞鎖裡提到的。

偏向鎖：對於一段同步程式碼來說，鎖偏向於第一次獲取它的執行緒，如果繼續執行的過程中，鎖沒有被其它執行緒持有，則持有偏向鎖的執行緒將不需要同步，自動獲取鎖。加鎖和解鎖不需要額外的消耗，和執行非同步方法比僅存在納秒級的差距。如果執行緒間存在鎖競爭，會帶來額外的鎖撤銷的消耗。適用於只有一個執行緒訪問同步塊場景。

    輕量級鎖：當偏向鎖被另一個執行緒持有的時候，偏向鎖升級為輕量級鎖，其它執行緒通過自旋轉的方式嘗試獲取鎖。競爭的執行緒不會阻塞，提高了程式的響應速度。如果始終得不到鎖競爭的執行緒使用自旋會消耗CPU。適用於追求響應時間、同步塊執行速度非常快。

    重量級鎖：當輕量級鎖被另一個執行緒持有的時候，輕量級鎖升級為重量級鎖。執行緒競爭不使用自旋，不會消耗CPU。缺點就是執行緒阻塞，響應時間緩慢。適用於追求吞吐量，同步塊執行速度較長。

七、    自旋鎖

    Java執行緒在得不到鎖時不會立即阻塞，而是執行一個迴圈，不斷的去嘗試獲取鎖，這種技術就是自旋鎖。它可以減少在獲取鎖的過程中，因為執行緒上下文的切換而導致的額外消耗。

八、    可重入鎖

    可重入鎖，也稱為遞迴鎖，即執行緒在獲取到某方法的鎖之後，如果在該方法內部呼叫其它方法，這個方法也需要獲取鎖，那麼進入這個方法將自動獲取鎖，它可以在一定程度上避免死鎖。

九、   可中斷鎖

    中斷（Interrupt）一個執行緒意味著在該執行緒完成任務之前停止其正在進行的一切，有效地中止其當前的操作。執行緒是死亡、還是等待新的任務或是繼續執行至下一步，就取決於這個程式。雖然初次看來它可能顯得簡單，但是，你必須進行一些預警以實現期望的結果。

從上面的介紹知道，interrupt()並不會使執行緒停止執行，那如何停止執行緒呢？

    中斷執行緒最好的，最受推薦的方式是，使用共享變數（shared variable）發出訊號，告訴執行緒必須停止正在執行的任務。執行緒必須週期性的核查這一變數（尤其在冗餘操作期間），然後有秩序地中止任務。

    ReentrantLock可中斷鎖的介紹。可中斷鎖是通過ReentrantLock提供的lockInterruptibly()方法實現的。