死磕 java同步系列之开篇

简介

同步系列，这是彤哥想了好久的名字，本来是准备写锁相关的内容，但是java中的CountDownLatch、Semaphore、CyclicBarrier这些类又不属于锁，它们和锁又有很多共同点，都是为了协同多线程的执行，都是一种同步器，所以这里就借用同步来取名字了，也就是“同步系列”的来源。

概览

这一篇的内容会比较多，大致包含三大主题：java中的锁、同步器、分布式锁，大致讲的内容如下：

（1）volatile

（2）synchronized

（3）AQS及Condition

（4）ReentrantLock

（5）ReentrantReadWriteLock

（6）StampedLock

（7）CountDownLatch

（8）Semaphore

（9）CyclicBarrier

（10）Phaser

（11）Mysql实现分布式锁

（12）Redis实现分布式锁

（13）Zookeeper实现分布锁

这些内容都比较晦涩难懂，网上也有比较多的资料，但往往讲得不够透彻，彤哥会尽量用通俗易懂的语言把这些问题讲清楚。

名词解释

关于锁的名词也有很多，彤哥大致整理了下，全部列到这里：

（1）公平锁/非公平锁

公平锁，是指按照线程申请的顺序获取锁。

非公平锁，是指不是按照线程申请的顺序获取锁，有可能后申请的线程反而先获取到锁，假如先来的线程一直获取不到锁，会造成锁饥饿现象。

ReentrantLock中可以通过构造方法指定是否为公平锁，默认为非公平锁，非公平锁的优点在于吞吐量大。

synchronized无法指定为公平锁，一直都是非公平锁。

（2）可重入锁

可重入锁，是指一个线程获取锁之后再尝试获取锁时会自动获取锁，可重入锁的优点是避免死锁。

ReentrantLock和synchronized都是可重入锁。

（3）独享锁/共享锁

独享锁，是指锁一次只能被一个线程持有。

共享锁，是指锁一次可以被多个线程持有。

ReentrantLock和synchronized都是独享锁，ReadWriteLock的读锁是共享锁，写锁是独享锁。

（4）互斥锁/读写锁

与独享锁/共享锁的概念差不多，是独享锁/共享锁的具体实现。

ReentrantLock和synchronized都是互斥锁

ReadWriteLock是读写锁

（5）乐观锁/悲观锁

悲观锁，是指认为对于同一个数据的并发操作必然会发生修改，即使不会发生修改也这么认为，所以一定要加锁。

乐观锁，是指认为对于同一个数据的并发操作不一定会发生修改，在更新数据的时候，尝试去更新数据，如果失败就不断尝试。

悲观锁适用于写操作多的场景，乐观锁适用于读操作多的场景。

（6）分段锁

分段锁，是一种锁的设计思路，它细化了锁的粒度，主要运用在ConcurrentHashMap中，实现高效的并发操作，当操作不需要更新整个数组时，就只锁数组中的一项就可以了。

（7）偏向锁/轻量级锁/重量级锁

这三个锁主要是针对synchronized进行优化使用的，主要是通过对象监视器在对象头中的字段来表明的。

偏向锁，是指一段同步代码一直被一个线程访问，那么这个线程会自动获取锁，降低获取锁的代价。

轻量级锁，是指当锁是偏向锁时，被另一个线程所访问，偏向锁会升级为轻量级锁，这个线程会通过自旋的方式尝试获取锁，不会阻塞，提高性能。

重量级锁，是指当锁是轻量级锁时，当自旋的线程自旋了一定的次数后，还没有获取到锁，就会进入阻塞状态，该锁升级为重量级锁，重量级锁会使其他线程阻塞，性能降低。

（8）自旋锁

自旋锁，是指尝试获取锁的线程不会阻塞，而是循环的方式不断尝试，这样的好处是减少线程的上下文切换带来的开锁，提高性能，缺点是循环会消耗CPU。

（9）监视器锁

synchronized的实现方式，使用monitorenter和monitorexit来实现。

（10）mutex锁

互斥锁，LockSupport.part()底层是通过mutex实现的。