java鎖的差別有哪些

公平鎖定/非公平鎖定

#公平鎖定是指多個執行緒依照申請鎖定的順序來取得鎖。

非公平鎖定是指多個執行緒取得鎖定的順序並不是依照申請鎖的順序，有可能後申請的執行緒比先申請的執行緒優先取得鎖定。有可能，會造成優先反轉或飢餓現象。

對於Java ReentrantLock而言，透過建構函式指定該鎖是否為公平鎖，預設為非公平鎖。非公平鎖的優點在於吞吐量比公平鎖大。

對於Synchronized而言，也是一種非公平鎖。由於其並不像ReentrantLock是透過AQS的來實現執行緒調度，所以並沒有任何辦法使其變成公平鎖。

可重入鎖定

可重入鎖定又稱為遞歸鎖，是指在同一個執行緒在外層方法取得鎖的時候，在進入內層方法會自動取得鎖。說的有點抽象，下面會有一個程式碼的範例。

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可能不會被目前執行緒執行，可能造成死鎖。

獨享鎖定/共享鎖定

獨享鎖定是指該鎖定一次只能被一個執行緒所持有。

共享鎖定是指該鎖定可被多個執行緒所持有。

對於Java ReentrantLock而言，其是獨享鎖。但對於Lock的另一個實作類ReadWriteLock，其讀鎖是共享鎖，其寫鎖是獨享鎖。

讀鎖定的共享鎖定可保證並發讀是非常有效率的，讀寫，寫讀 ，寫寫的過程是互斥的。

獨享鎖定與共享鎖定也是透過AQS來實現的，透過實現不同的方法，來實現獨享或共享。

對於Synchronized而言，當然是獨享鎖。

互斥鎖/讀寫鎖定

上面講的獨享鎖定/共享鎖定就是一種廣義的說法，互斥鎖/讀寫鎖定就是具體的實現。

互斥鎖在Java中的具體實作就是ReentrantLock。

讀寫鎖在Java中的具體實作就是ReadWriteLock。

樂觀鎖/悲觀鎖

樂觀鎖與悲觀鎖不是指具體的什麼類型的鎖，而是指看待並發同步的角度。

悲觀鎖定認為對於同一個資料的並發操作，一定是會發生修改的，即使沒有修改，也會認為修改。因此對於同一個資料的並發操作，悲觀鎖採取加鎖的形式。悲觀的認為，不加鎖的並發操作一定會出問題。

樂觀鎖定則認為對於同一個資料的並發操作，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，不加鎖的並發操作是沒有事情的。

從上面的描述我們可以看出，悲觀鎖適合寫入操作非常多的場景，樂觀鎖適合讀取操作非常多的場景，不加鎖會帶來大量的效能提升。

悲觀鎖定在Java中的使用，就是利用各種鎖。

樂觀鎖在Java中的使用，是無鎖定編程，常採用的是CAS演算法，典型的例子就是原子類，透過CAS自旋實現原子操作的更新。

分段鎖定

分段鎖定其實是一種鎖定的設計，並不是具體的一種鎖，對於ConcurrentHashMap而言，其並發的實作就是透過分段鎖的形式來實現高效率的並發操作。

我們以ConcurrentHashMap來說一下分段鎖定的意義以及設計思想，ConcurrentHashMap中的分段鎖定稱為Segment，它即類似於HashMap（JDK7與JDK8中HashMap的實作）的結構，即內部擁有一個Entry數組，數組中的每個元素又是一個鍊錶；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，而是先透過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，就實現了真正的平行的插入。

但是，在統計size的時候，可就是取得hashmap全域資訊的時候，就需要取得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數組的時候，就僅針對數組中的一項進行加鎖操作。

偏向鎖定/輕量級鎖定/重量級鎖定

這三種鎖定是指鎖的狀態，並且是針對Synchronized。在Java 5透過引入鎖定升級的機制來實現高效Synchronized。這三種鎖的狀態是透過物件監視器在物件頭中的欄位來表示的。

偏向鎖定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取得鎖。降低獲取鎖的代價。

輕量級鎖是指當鎖是偏向鎖的時候，被另一個線程所訪問，偏向鎖就會升級為輕量級鎖，其他線程會透過自旋的形式嘗試獲取鎖，不會阻塞，提高性能。

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，還沒有取得到鎖，就會進入阻塞，鎖膨脹為重量級鎖。重量級鎖會讓其他申請的線進入阻塞，效能降低。

自旋鎖定

在Java中，自旋鎖定是指嘗試取得鎖定的執行緒不會立即阻塞，而是採用循環的方式去嘗試取得鎖，這樣的好處是減少線程上下文切換的消耗，缺點是循環會消耗CPU。

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