鎖是解決并發(fā)沖突的重要工具。在開(kāi)發(fā)中我們會(huì)用到很多類型的鎖，每種鎖都有其自身的特點(diǎn)和適用范圍。

需要深刻理解鎖的理念和區(qū)別，才能正確、合理地使用鎖。

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常用鎖類型

樂(lè)觀鎖與悲觀鎖

悲觀鎖對(duì)并發(fā)沖突持悲觀態(tài)度，先取鎖后訪問(wèn)數(shù)據(jù)，能夠較大程度確保數(shù)據(jù)安全性。

而樂(lè)觀鎖認(rèn)為數(shù)據(jù)沖突的概率比較低，可以盡可能多地訪問(wèn)數(shù)據(jù)，只有在最終提交數(shù)據(jù)進(jìn)行持久化時(shí)才獲取鎖。

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悲觀鎖總是先獲取鎖，會(huì)增加很多額外的開(kāi)銷，也增加了死鎖的幾率。尤其是對(duì)于讀操作，不會(huì)修改數(shù)據(jù)，使用悲觀鎖大大增加系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。

樂(lè)觀鎖最后一步才提交數(shù)據(jù)，死鎖的幾率比較低，但是如果有多個(gè)事務(wù)同時(shí)處理相同數(shù)據(jù)也有幾率會(huì)沖突甚至導(dǎo)致系統(tǒng)異常。

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傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)常常使用悲觀鎖，以提高數(shù)據(jù)安全性。使用樂(lè)觀鎖的場(chǎng)景，通常用版本號(hào)來(lái)確保數(shù)據(jù)安全。

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自旋鎖

自旋鎖會(huì)讓處于等待狀態(tài)的線程執(zhí)行空循環(huán)一段時(shí)間，執(zhí)行完空循環(huán)后如果能夠獲取鎖就立即獲取鎖，否則才掛起線程。

使用自旋鎖，能夠降低等待線程被掛起的概率。線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)再次喚醒，需要在用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)之間進(jìn)行切換，自旋鎖避免了進(jìn)入內(nèi)核態(tài)，因此有比較好的性能。

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自旋鎖適用于競(jìng)爭(zhēng)不激烈且線程任務(wù)執(zhí)行時(shí)間短的場(chǎng)景。但是對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)激烈或者任務(wù)執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)的場(chǎng)景，不適合使用自旋鎖，否則會(huì)浪費(fèi) CPU 時(shí)間片。

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重入鎖

Java 中提供的可重入鎖 ReentrantLock，是一種遞歸無(wú)阻塞的同步機(jī)制，可以在外層方法已經(jīng)加鎖的情況下，讓內(nèi)層方法再次獲取鎖。

ReentrantLock 維護(hù)了一個(gè)計(jì)數(shù)器，每加鎖一次計(jì)數(shù)器加一，解鎖一次計(jì)數(shù)器減一。Java 中的 synchronized 也是一種可重入鎖。

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輪詢鎖與定時(shí)鎖

輪詢鎖是通過(guò)線程不斷嘗試獲取鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可以避免發(fā)生死鎖，可以更好地處理錯(cuò)誤場(chǎng)景。Java 中可以通過(guò)調(diào)用鎖的 tryLock 方法來(lái)進(jìn)行輪詢。tryLock 方法還提供了一種支持定時(shí)的實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)參數(shù)指定獲取鎖的等待時(shí)間。如果可以立即獲取鎖那就立即返回，否則等待一段時(shí)間后返回。

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讀寫鎖

讀寫鎖 ReadWriteLock 可以優(yōu)雅地實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的訪問(wèn)控制，具體實(shí)現(xiàn)為 ReentrantReadWriteLock。讀寫鎖提供了讀鎖和寫鎖兩把鎖，在讀數(shù)據(jù)時(shí)使用讀鎖，在寫數(shù)據(jù)時(shí)使用寫鎖。

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讀寫鎖允許有多個(gè)讀操作同時(shí)進(jìn)行，但只允許有一個(gè)寫操作執(zhí)行。如果寫鎖沒(méi)有加鎖，則讀鎖不會(huì)阻塞，否則需要等待寫入完成。

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```java
ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
Lock readLock = lock.readLock();
Lock writeLock = lock.writeLock();
```

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鎖的使用

減小鎖的范圍

加鎖后可以確保一個(gè)方法或一段代碼只有一個(gè)線程訪問(wèn)，因此鎖定范圍要盡可能小。比如使用 synchronized 時(shí)，能對(duì)代碼塊進(jìn)行加鎖，就盡量不要對(duì)方法進(jìn)行加鎖。

對(duì)象鎖與類鎖

能鎖對(duì)象，就不要鎖定類，盡量控制范圍。鎖定類以后，所有的線程使用同一把鎖，同一時(shí)刻只有一個(gè)線程可以加鎖；而鎖定對(duì)象，可以增加鎖的數(shù)量，提高并發(fā)的效率。

鎖的公平性

大部分鎖都支持設(shè)置公平性：公平鎖是指按照線程等待的時(shí)間來(lái)決定哪個(gè)線程先獲取鎖，非公平鎖是指隨機(jī)選擇一個(gè)線程來(lái)獲取鎖。重入鎖和讀寫鎖默認(rèn)都是非公平鎖，也可以通過(guò)參數(shù)來(lái)設(shè)置。使用時(shí)需要根據(jù)具體場(chǎng)景來(lái)決定設(shè)置公平或非公平。

鎖消除

如無(wú)必要，不要使用鎖。Java 虛擬機(jī)也可以根據(jù)逃逸分析判斷出加鎖的代碼是否線程安全，如果確認(rèn)線程安全虛擬機(jī)會(huì)進(jìn)行鎖消除提高效率。

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鎖粗化

如果一段代碼需要使用多個(gè)鎖，建議使用一把范圍更大的鎖來(lái)提高執(zhí)行效率。Java 虛擬機(jī)也會(huì)進(jìn)行優(yōu)化，如果發(fā)現(xiàn)同一個(gè)對(duì)象鎖有一系列的加鎖解鎖操作，虛擬機(jī)會(huì)進(jìn)行鎖粗化來(lái)降低鎖的耗時(shí)。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java 并发编程必须知道的七种锁类型以及应用的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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