Java并发场景中，公平锁、乐观锁、悲观锁等各种锁，本文介绍各种锁的分类：公平锁/非公平锁可重入锁独占锁/共享锁乐观锁/悲观锁段锁自旋锁01.乐观锁vs悲观锁乐观锁和悲观锁是广义上的概念，它反映了线程同步的不同观点，并且在Java和数据库中都有对应这个概念的实际应用。1.乐观锁，顾名思义就是非常乐观。每次去拿数据，你以为别人不会修改，所以不会上锁。但是在更新的时候，你会判断这段时间别人有没有更新过数据。您可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读应用类型。Java中使用无锁编程实现了乐观锁。最常用的是CAS算法。Java原子类中的自增操作是通过CAS自旋实现的。CAS的全称是CompareAndSwap（比较和交换），是一种无锁算法。多线程之间的变量同步是在不使用锁的情况下实现的（没有线程被阻塞）。java.util.concurrent包中的原子类通过CAS实现了乐观锁。简单来说，CAS算法有3个操作数：需要读写的内存值V。要比较的值A。要写入的新值B。修改内存值V为B当且仅当期望值A与内存值V相同，否则返回V。这是乐观锁的一种思想。它相信在它被修改之前没有其他线程会修改它；synchronized是悲观锁。它认为在修改之前一定有其他线程修改它。悲观锁效率很低。2.悲观锁总是假设最坏的情况。每次去拿数据，你都以为别人会修改，所以每次拿数据的时候，你都会加锁，让别人一直阻塞，直到拿到数据。锁。传统的MySQL关系型数据库中使用了很多这样的锁机制，比如行锁、表锁、读锁、写锁等，都是在操作前加锁。详见：阿里P8架构师谈：MySQL行锁、表锁、悲观锁、乐观锁的特点及应用。比如上面提到的Java中synchronized关键字的实现就是典型的悲观锁。3、简而言之：悲观锁适用于写操作较多的场景。先加锁可以保证写操作时数据是正确的。乐观锁适用于读操作较多的场景，无锁的特性可以极大的提高读操作的性能。02.公平锁vs非公平锁1.公平锁非常公平。在并发环境下，每个线程在获取锁的时候都会先查看这个锁维护的等待队列。如果为空，或者当前线程在等待队列中*第一个持有锁，否则加入等待队列，以后按照先进先出的规则从队列中取出。公平锁的好处是等待锁的线程不会饿死。缺点是整体吞吐效率低于非公平锁，等待队列中除第一个线程外的所有线程都会被阻塞，CPU唤醒阻塞线程的开销比非公平锁大。2.当出现非公平锁时，尝试直接占用锁。如果尝试失败，则使用类似于公平锁的方法。unfairlylock的好处是可以减少调用线程的开销，整体吞吐效率高，因为线程有机会直接获取锁而不阻塞，CPU不用唤醒所有线程。缺点是等待队列中的线程可能会饿死，或者等待很长时间才能获取锁。3、典型应用：javajdk并发包中的ReentrantLock可以指定构造函数的boolean类型来创建公平锁和非公平锁（默认），例如：可以使用newReentrantLock(true)实现公平锁。03.独占锁vs共享锁1.独占锁是指锁在同一时间只能被一个线程持有。2.共享锁是指锁可以被多个线程持有。3、与JavaReentrantLock相比，它是一种独占锁。但是对于Lock的另一个实现类ReadWriteLock，它的读锁是共享锁，写锁是排它锁。读锁的共享锁可以保证并发读的效率很高，并且读和写、写和读、写和写的过程是互斥的。独占锁和共享锁也是通过AQS实现的，通过实现不同的方法来实现独占或者共享。4、AQS抽象队列同步器（AbstractQueuedSynchronizer，简称AQS）是构建锁或其他同步组件的基础框架。它通过内置的FIFO队列使用一个整型volatile变量（命名为state）来维护同步状态。完成资源获取线程的排队工作。并发包的实现结构如上图所示。AQS、非阻塞数据结构、原子变量类等基础类都是基于volatile变量的读写和CAS实现，而锁、同步器、阻塞队列、Executors、并发容器等高级类都是基于基类实现的。04.分段锁分段锁其实是一种锁的设计，并不是一种具体的锁。对于ConcurrentHashMap，它的并发实现是通过分段锁的形式实现高效的并发操作。下面用ConcurrentHashMap来谈谈段锁的含义和设计思想。ConcurrentHashMap中的段锁称为Segment，类似于HashMap的结构（JDK7和JDK8中HashMap的实现），即内部有一个Entry数组，数组中的每个元素都是一个链表；同时，它也是一个ReentrantLock（Segment继承了ReentrantLock）。当需要放一个元素的时候，不是锁定整个hashmap，而是先通过hashcode知道要放到哪个segment，然后锁定这个segment，所以多线程put的时候，只要不放到一段，实现了真正的平行插入。但是在统计size的时候，需要先获取所有的segmentlock，然后才能获取hashmap的全局信息。分段锁的设计目的是细化锁的粒度。当操作不需要更新整个数组时，只锁定数组中的一项。
