java獨占鎖

1. 通俗易懂 悲觀鎖、樂觀鎖、可重入鎖、自旋鎖、偏向鎖、輕量/重量級鎖、讀寫鎖、各種鎖及其Java實現！

本文旨在為Java新手提供一個易於理解的鎖概念整合，消除對各種鎖術語的恐懼感，並淺嘗輒止地解釋它們的底層實現。請注意，以下內容將僅使用HTML標簽進行展示。

Java鎖有多種類型，但不必過於擔心它們之間的區別。例如，一個鎖可以是悲觀鎖、可重入鎖、公平鎖等多種屬性的結合。類比於一個人的身份，一個人可以是醫生、健身愛好者、游戲玩家等多種角色，並非互相排斥。

在Java中，鎖大致可以分為兩類：自動加鎖（如`synchronized`關鍵字）和顯式鎖（如`Lock`介面）。`synchronized`是一種自動管理鎖的機制，適合日常使用，而`Lock`介面則提供更靈活的鎖管理，適用於復雜場景。

`ReentrantLock`、`ReadLock`和`WriteLock`是`Lock`介面的重要實現類，分別對應可重入鎖、讀鎖和寫鎖。`ReadWriteLock`是一個工廠介面，其主要實現類`ReentrantReadWriteLock`包含了用於讀和寫的靜態內部類，這些類都實現了`Lock`介面。

悲觀鎖和樂觀鎖是根據對並發情況的假設來分類的。悲觀鎖假設每次獲取數據時，其他線程可能會修改數據，因此每次獲取數據時都會上鎖。樂觀鎖則假設數據在讀取時不會被修改，但在更新數據前會檢查數據是否被他人修改過。

樂觀鎖的基礎是`CAS`（Compare-and-Swap）操作。通過`CAS`，可以實現一個樂觀鎖，允許多個線程同時讀取數據，但只有一個線程可以成功更新數據。`CAS`操作在硬體層面實現原子性，從而達到鎖的效果，但無需實際的鎖操作，故被稱為無鎖編程。

`自旋鎖`是一種鎖機制，通過無限循環（`while(true)`）來嘗試獲取鎖，而無需阻塞等待。盡管自旋鎖在某些場景下可以提高性能，但在大多數情況下，它會導致CPU資源的浪費，因此在Java中沒有直接的自旋鎖類。

`synchronized`鎖的升級機制從偏向鎖、輕量級鎖到重量級鎖，這是一系列優化策略，旨在提高性能和減少鎖的競爭。輕量級鎖實際上是一種自旋鎖，用於處理鎖的競爭。

`可重入鎖`允許同一個線程多次獲取同一把鎖，無需阻塞。大部分Java鎖都是可重入鎖，包括`synchronized`關鍵字和`ReentrantLock`等。

`公平鎖`與`非公平鎖`的概念區分了鎖分配的策略，公平鎖確保了線程按照申請鎖的順序獲得鎖，而非公平鎖則允許後申請的線程在某些情況下先獲取鎖。

`可中斷鎖`允許線程在等待鎖時響應中斷信號，提供了一種靈活的機制來控制線程的等待狀態。

讀寫鎖則將鎖分為讀鎖和寫鎖，允許多個線程同時讀取數據，但在寫操作時需要獨占鎖，以避免數據不一致的問題。

通過了解這些鎖類型及其特性，可以在實際開發中根據需求選擇最合適的鎖機制，提高程序的性能和穩定性。

2. Java的鎖：公平鎖，非公平鎖，可重入鎖，自旋鎖，獨占鎖（寫鎖） / 共享鎖（讀鎖） / 互斥鎖

Java中的鎖分類及其特點如下：

• 公平鎖：

  • 特點：遵循「先到先得」的原則，線程按照申請鎖的時間順序獲取鎖。
  • 適用場景：適用於需要保證線程公平性的場景，避免優先順序反轉或飢餓現象。

• 非公平鎖：

  • 特點：不保證線程獲取鎖的順序，可能會導致某些線程優先獲取鎖。
  • 適用場景：在高並發環境下，非公平鎖可能提高性能，但可能導致線程飢餓。

• 可重入鎖：

  • 特點：允許同一線程在外層方法獲取鎖後，內層遞歸方法也能獲取到該鎖。
  • 適用場景：適用於方法嵌套調用的多線程環境，可以避免死鎖。

• 自旋鎖：

  • 特點：線程嘗試獲取鎖時，不會立即阻塞，而是採用循環的方式不斷嘗試獲取鎖。
  • 適用場景：適用於鎖持有時間短、線程上下文切換開銷大的場景，但可能會消耗CPU資源。

• 獨占鎖：

  • 特點：一次只能一個線程訪問資源，不允許其他線程讀寫。
  • 適用場景：適用於寫操作頻繁的場景，保證數據一致性。

• 共享鎖：

  • 特點：允許多個線程同時讀取資源，但不允許寫操作。
  • 適用場景：適用於讀操作頻繁、寫操作較少的場景，提升並發性能。

• 互斥鎖：

  • 特點：與獨占鎖類似，保證一次只有一個線程能夠訪問資源。
  • 適用場景：用於需要嚴格同步控制的場景，防止數據競爭和不一致。

注意：上述鎖的分類和特點有助於開發者在設計並發程序時，根據具體場景選擇合適的鎖機制，以優化程序性能和避免同步問題。