彻底理解Java中的21种锁

在Java多线程编程中，锁是实现线程同步的核心机制之一。了解不同类型的锁及其特性，对于编写高效、安全的并发程序至关重要。本文将带你深入理解Java中的21种锁，助你掌握并发编程的精髓。

1. 乐观锁与悲观锁

乐观锁：假设并发操作不会冲突，只在更新数据时检查是否被修改。常用实现包括CAS（Compare And Swap）和版本号机制。

悲观锁：假设并发操作会冲突，每次访问数据时都会加锁。Java中的synchronized和ReentrantLock是典型的悲观锁实现。

2. 可重入锁

定义：同一线程可以多次获取同一把锁，避免死锁。Java中的ReentrantLock和synchronized都是可重入锁。

原理：通过计数器记录锁的获取次数，释放锁时计数器递减，直到为0才真正释放锁。

3. 读写锁

定义：允许多个线程同时读，但写操作独占锁。Java中的ReentrantReadWriteLock实现了读写分离，提高并发性能。

特点：读锁之间不互斥，读锁与写锁互斥。

4. 自旋锁

定义：线程在获取锁失败时，不会立即阻塞，而是通过循环（自旋）不断尝试获取锁，减少线程上下文切换的开销。

适用场景：锁竞争不激烈且线程持有锁时间较短的场景。

5. 公平锁与非公平锁

公平锁：按照线程申请锁的顺序分配锁，保证公平性。ReentrantLock支持公平锁模式。

非公平锁：不保证申请锁的顺序，可能导致某些线程长时间获取不到锁（饥饿现象）。

6. 分段锁

定义：将锁的粒度细化到数据段，减少锁竞争。Java中的ConcurrentHashMap使用了分段锁机制。

7. 内置锁与显式锁

内置锁：通过synchronized关键字实现，由JVM自动管理锁的获取与释放。

显式锁：通过Lock接口及其实现类（如ReentrantLock）手动控制锁的获取与释放，提供更灵活的功能。

8. 其他锁类型

互斥锁：同一时刻只允许一个线程持有锁，如synchronized和ReentrantLock。

共享锁：允许多个线程同时持有锁，如ReentrantReadWriteLock中的读锁。

不可重入锁：同一线程不能多次获取同一把锁，可能导致死锁。

总结

Java中的锁机制丰富多样，每种锁都有其独特的适用场景和优缺点。掌握这些锁的原理和使用方法，可以帮助你更好地应对并发编程中的挑战，提升程序的性能和稳定性。