Java中的锁及其工作原理
Java中锁的类型及基本概念
- 乐观锁：假定没有冲突，在修改数据如果发现数据和之前获取的不一致，则读取最新的数据，再次尝试修改。
- 悲观锁：假定会发生冲突，同步所有的数据的相关操作，从读数据就开始上锁。
- 独占锁：给资源加上写锁，当前线程可以修改资源，其它线程不能再加锁（单写）
- 共享锁：给资源加上读锁后只能读不能改，不能加写锁（多读）
- 可重入锁：同时加两次锁，不会出现死锁（再次拿到锁）
- 不可重入锁：同时加两次锁，会出现死锁（阻塞）
- 公平锁：抢到锁的顺序和抢锁顺序相同则为公平锁
- 非公平锁：抢到锁的顺序和抢锁顺序无关。
拓展：Linux中的锁类型
- 互斥锁：如果一个线程已经锁定了一个互斥量，第二个线程又试图去锁定这个互斥量，则第二个线程将被挂起（不占用任何cpu资源），直到第一个线程解除对这个互斥量的锁定为止，第二个线程则被唤醒并继续执行，同时锁定这个互斥量。
- 条件锁：互斥锁是用来解决互斥问题，而条件锁用来解决等待问题。
- 读写锁：在执行加锁操作时需要额外表明读写意图，复数读者之间并不互斥，而写者则要求与任何人互斥。
- 自旋锁：只要没有锁上，就不断重试。
乐观锁
乐观锁是一种乐观思想，即认为读多写少，遇到并发写的可能性低，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，采取在写时先读出当前版本号，然后加锁操作（比较跟上一次的版本号，如果一样则更新），如果失败则要重复读-比较-写的操作。
java中的乐观锁基本都是通过CAS操作实现的，CAS是一种更新的原子操作，比较当前值跟传入值是否一样，一样则更新，否则失败。
悲观锁
悲观锁是就是悲观思想，即认为写多，遇到并发写的可能性高，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在读写数据的时候都会上锁，这样别人想读写这个数据就会block直到拿到锁。java中的悲观锁就是Synchronized,AQS框架下的锁则是先尝试cas乐观锁去获取锁，获取不到，才会转换为悲观锁，如RetreenLock。
独占锁
独占锁也叫排他锁，是指该锁一次只能被一个线程所持有。如果线程T对数据A加上排他锁后，则其他线程不能再对A加任何类型的锁。获得排它锁的线程即能读数据又能修改数据。JDK中的synchronized和 JUC中Lock的实现类就是互斥锁。
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。 独享锁与共享锁也是通过AQS来实现的，通过实现不同的方法，来实现独享或者共享。
可重入锁
所谓重入锁，指的是以线程为单位，当一个线程获取对象锁之后，这个线程可以再次获取本对象上的锁，而其他的线程是不可以的。synchronized 和 ReentrantLock 都是可重入锁。可重入锁的意义在于防止死锁。
不可重入锁
所谓不可重入锁，即若当前线程执行某个方法已经获取了该锁，那么在方法中尝试再次获取锁时，就会获取不到被阻塞。
公平锁
加锁前检查是否有排队等待的线程，优先排队等待的线程，先来先得。
换言之，每个线程抢占锁的顺序为先后调用lock方法的顺序依次获取锁，类似于排队吃饭。
非公平锁
加锁时不考虑排队等待问题，直接尝试获取锁，获取不到自动到队尾等待。
换言之，每个线程抢占锁的顺序不定，谁运气好，谁就获取到锁，和调用lock方法的先后顺序无关，类似于堵车时，加塞的那些XXXX。
Java中的ReentrantLock 默认的lock（）方法采用的是非公平锁。也就是不用考虑其他在排队的线程的感受，lock()的时候直接询问是否可以获取锁，而不用在队尾排队。
读写锁-ReadWriteLock
背景：现实中有这样一种场景：对共享资源有读和写的操作，且写操作没有读操作那么频繁。在没有写操作的时候，多个线程同时读一个资源没有任何问题，所以应该允许多个线程同时读取共享资源；但是如果一个线程想去写这些共享资源，就不应该允许其他线程对该资源进行读和写的操作了。
针对这种场景，JAVA的并发包提供了读写锁ReentrantReadWriteLock，它表示两个锁，一个是读操作相关的锁，称为共享锁；一个是写相关的锁，称为排他锁。
与传统锁不同的是读写锁的规则是可以共享读，但只能一个写，总结起来为： 读读不互斥，读写互斥，写写互斥 ，而一般的独占锁是： 读读互斥，读写互斥，写写互斥 ，而场景中往往 读远远大于写 ，读写锁就是为了这种优化而创建出来的一种机制。
读写锁的三个重要特征
在Java中 ReadWriteLock的主要实现为 ReentrantReadWriteLock，其提供了以下特性：
- 公平性选择：支持公平与非公平（默认）的锁获取方式，吞吐量非公平优先于公平。
- 可重入：读线程获取读锁之后可以再次获取读锁，写线程获取写锁之后可以再次获取写锁
- 可降级：写线程获取写锁之后，其还可以再次获取读锁，然后释放掉写锁，那么此时该线程是读锁状态，也就是降级操作。
ReentrantReadWriteLock的结构
可重入读写锁ReentrantReadWriteLock 的核心是由一个基于AQS的同步器 Sync 构成，然后由其扩展出 ReadLock （共享锁）， WriteLock （排它锁）所组成。
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线程进入读锁的前提条件：
没有其他线程的写锁。
没有写请求或者有写请求，但调用线程和持有锁的线程是同一个。 -
线程进入写锁的前提条件：
没有其他线程的读锁。
没有其他线程的写锁。
