锁汇总

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各种锁的汇总

在学习中经常会接触到各种各样的锁，行级锁、表级锁、页级锁、悲观锁、乐观锁、重入锁、共享锁、排他锁 等等等等。今天就来总结一下这些各种各样的锁。

目前收集到的：行级锁、表级锁、页级锁、悲观锁、乐观锁、重入锁、共享锁、排他锁、公平锁、非公平锁、自旋锁、互斥锁、无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁

• 面向多层面的锁思想：悲观锁、乐观锁
• 数据库方向的锁：行级锁、表级锁、页级锁、共享锁（读锁、S锁）、排他锁（写锁、X锁）、更新锁
• 多线程方向的锁：重入锁、公平锁、非公平锁、自旋锁、互斥锁
• 线程在JVM与操作系统层面的锁：无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁

按粒度分：行级锁、表级锁、页级锁

按锁级别分：共享锁（读锁、S锁）、排他锁（写锁、X锁）、更新锁

按使用方式分：乐观锁、悲观锁

按抢占方式分：公平锁、非公平锁

按线程用户态与内核态切换状态分：无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁

面向多层面的锁思想

乐观锁

乐观锁假设认为数据一般情况下不会造成冲突，所以在数据进行提交更新的时候，才会正式对数据的冲突与否进行检测，如果发现冲突了，则让返回用户错误的信息，让用户决定如何去做。可以通过版本号或时间戳的方式实现。 特点：乐观并发控制相信事务之间的数据竞争的概率是比较小的，因此尽可能直接做下去，直到提交的时候才去锁定，所以不会产生任何锁和死锁。但如果直接简单这么做，还是有可能会遇到不可预期的结果，例如两个事务都读取了数据库的某一行，经过修改以后写回数据库，这时就遇到了问题。

悲观锁

悲观锁，正如其名，它指的是对数据被外界，因此，在整个数据处理过程中，将数据处于锁定状态。 特点：悲观并发控制实际上是“先取锁再访问”的保守策略，为数据处理的安全提供了保证。但是在效率方面，处理加锁的机制会让数据库产生额外的开销，还有增加产生死锁的机会；另外，在只读型事务处理中由于不会产生冲突，也没必要使用锁，这样做只能增加系统负载；还有会降低了并行性，一个事务如果锁定了某行数据，其他事务就必须等待该事务处理完才可以处理那行数据。

数据库方向的锁

共享锁（读锁、S锁）

又称读锁，若事务T对数据对象A加上S锁，则事务T可以读A但不能修改A，其他事务只能再对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的S锁。这保证了其他事务可以读A，但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。

排他锁（写锁、X锁）

又称写锁。若事务T对数据对象A加上X锁，事务T可以读A也可以修改A，其他事务不能再对A加任何锁，直到T释放A上的锁。这保证了其他事务在T释放A上的锁之前不能再读取和修改A。

更新锁

更新 (U) 锁可以防止通常形式的死锁。一般更新模式由一个事务组成，此事务读取记录，获取资源（页或行）的共享 (S) 锁，然后修改行，此操作要求锁转换为排它 (X) 锁。如果两个事务获得了资源上的共享模式锁，然后试图同时更新数据，则一个事务尝试将锁转换为排它 (X) 锁。共享模式到排它锁的转换必须等待一段时间，因为一个事务的排它锁与其它事务的共享模式锁不兼容；发生锁等待。第二个事务试图获取排它 (X) 锁以进行更新。由于两个事务都要转换为排它 (X) 锁，并且每个事务都等待另一个事务释放共享模式锁，因此发生死锁。 若要避免这种潜在的死锁问题，请使用更新 (U) 锁。一次只有一个事务可以获得资源的更新 (U) 锁。如果事务修改资源，则更新 (U) 锁转换为排它 (X) 锁。否则，锁转换为共享锁。

行级锁

行级锁是Mysql中锁定粒度最细的一种锁，表示只针对当前操作的行进行加锁。行级锁能大大减少数据库操作的冲突。其加锁粒度最小，但加锁的开销也最大。 特点：开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度也最高。

表级锁

表级锁是MySQL中锁定粒度最大的一种锁，表示对当前操作的整张表加锁，它实现简单，资源消耗较少，被大部分MySQL引擎支持。最常使用的MYISAM与INNODB都支持表级锁定。 特点：开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发出锁冲突的概率最高，并发度最低。

页级锁

页级锁是MySQL中锁定粒度介于行级锁和表级锁中间的一种锁。表级锁速度快，但冲突多，行级冲突少，但速度慢。所以取了折衷的页级，一次锁定相邻的一组记录。 特点：开销和加锁时间界于表锁和行锁之间；会出现死锁；锁定粒度界于表锁和行锁之间，并发度一般

多线程方向的锁

重入锁

重进入是指任意线程在获取到锁之后，再次获取该锁而不会被该锁所阻塞。关联一个线程持有者+计数器，重入意味着锁操作的颗粒度为“线程”。 重入锁的实现方式：每个锁关联一个线程持有者和计数器，当计数器为0时表示该锁没有被任何线程持有，那么任何线程都可能获得该锁而调用相应的方法；当某一线程请求成功后，JVM会记下锁的持有线程，并且将计数器置为1；此时其它线程请求该锁，则必须等待；而该持有锁的线程如果再次请求这个锁，就可以再次拿到这个锁，同时计数器会递增；当线程退出同步代码块时，计数器会递减，如果计数器为0，则释放该锁

公平锁

Java的线程从 Runnable 状态转向 Running 状态的过程中需要获取时间片，公平锁按进入顺序依次分配时间片，即先来先服务 FIFO 的思想。

非公平锁

非公平锁相对于公平锁，主要体现的是随机性。Java的线程从 Runnable 状态转向 Running 状态时实行抢占机制获取时间片。

自旋锁

自旋锁的核心：不放弃时间片。线程获取不到锁,就会被阻塞挂起,等其他线程释放锁的时候,才被唤醒起来。线程挂起和唤醒是需要转入到内核态完成的，这些操作对系统的并发性能会带来影响。其实有时候线程虽然没法立刻获取到锁,但是也可能很快就会获取到锁。JVM采用了一种叫自旋锁的机制,让获取不到锁的线程执行一个空的循环,一段时间后,如果还是没法获取锁,线程才会被挂起。 如果锁竞争不严重的情况下,且任务执行时间不长,那么可以尝试使用自旋锁。 缺点：如果线程执行的任务需要非常长的时间，或者线程对共享数据的竞争相当激烈,那么使用自旋锁的效率就很低。因为自旋的过程中，一直无法获取到锁，一直在白白的浪费CPU的资源。

互斥锁

保证在同一时刻只有一个线程对其进行操作。比如最常见的 synchronized。

线程在JVM与操作系统层面的锁

先了解一些关于线程在 JVM 与操作系统层面的基础知识

• java线程阻塞的代价 java的线程是映射到操作系统原生线程之上的，如果要阻塞或唤醒一个线程就需要操作系统介入，需要在户态与核心态之间切换，这种切换会消耗大量的系统资源，因为用户态与内核态都有各自专用的内存空间，专用的寄存器等，用户态切换至内核态需要传递给许多变量、参数给内核，内核也需要保护好用户态在切换时的一些寄存器值、变量等，以便内核态调用结束后切换回用户态继续工作。 如果线程状态切换是一个高频操作时，这将会消耗很多CPU处理时间； 如果对于那些需要同步的简单的代码块，获取锁挂起操作消耗的时间比用户代码执行的时间还要长，这种同步策略显然非常糟糕的。 synchronized会导致争用不到锁的线程进入阻塞状态，所以说它是java语言中一个重量级的同步操纵，被称为重量级锁，为了缓解上述性能问题，JVM从1.5开始，引入了轻量锁与偏向锁，默认启用了自旋锁，他们都属于乐观锁。

明确java线程切换的代价，是理解java中各种锁的优缺点的基础之一。

• markword

• 锁的升级 Java SE1.6为了减少获得锁和释放锁所带来的性能消耗，引入了“偏向锁”和“轻量级锁”，所以在Java SE1.6里锁一共有四种状态，无锁状态，偏向锁状态，轻量级锁状态和重量级锁状态，它会随着竞争情况逐渐升级。锁可以升级但不能降级，意味着偏向锁升级成轻量级锁后不能降级成偏向锁。这种锁升级却不能降级的策略，目的是为了提高获得锁和释放锁的效率。 偏向锁 偏向锁(Biased Lock)主要解决无竞争下的锁性能问题。偏向锁，顾名思义，它会偏向于第一个访问锁的线程，如果在运行过程中，同步锁只有一个线程访问，不存在多线程争用的情况，则线程是不需要触发同步的，这种情况下，就会给线程加一个偏向锁。 如果在运行过程中，遇到了其他线程抢占锁，则持有偏向锁的线程会被挂起，JVM会消除它身上的偏向锁，将锁恢复到标准的轻量级锁。 轻量级锁 轻量级锁是由偏向锁升级来的，偏向锁运行在一个线程进入同步块的情况下，当第二个线程加入锁争用的时候，偏向锁就会升级为轻量级锁。

重量级锁 重量级锁，就是让争抢锁的线程从用户态转换成内核态。让cpu借助操作系统进行线程协调。 三种锁的对比