【面试】你知道Java里有多少种锁吗？(15种锁最全总结)

2024-01-19 02:53| 来源: 网络整理| 查看: 265

在读很多并发文章中，会提及各种各样锁如公平锁，乐观锁等等，这篇文章介绍各种锁的分类。介绍的内容如下：

1.公平锁 / 非公平锁

2.可重入锁 / 不可重入锁

3.独享锁 / 共享锁

4.互斥锁 / 读写锁

5.乐观锁 / 悲观锁

6.分段锁

7.偏向锁 / 轻量级锁 / 重量级锁

8.自旋锁

上面是很多锁的名词，这些分类并不是全是指锁的状态，有的指锁的特性，有的指锁的设计，下面总结的内容是对每个锁的名词进行一定的解释。

公平锁 / 非公平锁

公平锁

公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。

非公平锁

非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序，有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁。有可能，会造成优先级反转或者饥饿现象。

对于Java ReentrantLock而言，通过构造函数指定该锁是否是公平锁，默认是非公平锁。非公平锁的优点在于吞吐量比公平锁大。对于Synchronized而言，也是一种非公平锁。由于其并不像ReentrantLock是通过AQS的来实现线程调度，所以并没有任何办法使其变成公平锁。

可重入锁 / 不可重入锁

可重入锁

广义上的可重入锁指的是可重复可递归调用的锁，在外层使用锁之后，在内层仍然可以使用，并且不发生死锁（前提得是同一个对象或者class），这样的锁就叫做可重入锁。ReentrantLock和synchronized都是可重入锁

synchronized void setA() throws Exception{ Thread.sleep(1000); setB(); } synchronized void setB() throws Exception{ Thread.sleep(1000); }

上面的代码就是一个可重入锁的一个特点，如果不是可重入锁的话，setB可能不会被当前线程执行，可能造成死锁。

不可重入锁

不可重入锁，与可重入锁相反，不可递归调用，递归调用就发生死锁。看到一个经典的讲解，使用自旋锁来模拟一个不可重入锁，代码如下

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference; public class UnreentrantLock { private AtomicReference owner = new AtomicReference(); public void lock() { Thread current = Thread.currentThread(); //这句是很经典的“自旋”语法，AtomicInteger中也有 for (;;) { if (!owner.compareAndSet(null, current)) { return; } } } public void unlock() { Thread current = Thread.currentThread(); owner.compareAndSet(current, null); } }

代码也比较简单，使用原子引用来存放线程，同一线程两次调用lock()方法，如果不执行unlock()释放锁的话，第二次调用自旋的时候就会产生死锁，这个锁就不是可重入的，而实际上同一个线程不必每次都去释放锁再来获取锁，这样的调度切换是很耗资源的。

把它变成一个可重入锁：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference; public class UnreentrantLock { private AtomicReference owner = new AtomicReference(); private int state = 0; public void lock() { Thread current = Thread.currentThread(); if (current == owner.get()) { state++; return; } //这句是很经典的“自旋”式语法，AtomicInteger中也有 for (;;) { if (!owner.compareAndSet(null, current)) { return; } } } public void unlock() { Thread current = Thread.currentThread(); if (current == owner.get()) { if (state != 0) { state--; } else { owner.compareAndSet(current, null); } } } }

在执行每次操作之前，判断当前锁持有者是否是当前对象，采用state计数，不用每次去释放锁。

ReentrantLock中可重入锁实现

这里看非公平锁的锁获取方法：

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); if (c == 0) { if (compareAndSetState(0, acquires)) { setExclusiveOwnerThread(current); return true; } } //就是这里 else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { int nextc = c + acquires; if (nextc 0) {// 如果大于0，表示当前线程多次获取了该锁，释放锁通过count减一来模拟 count--; } else {// 如果count==0，可以将锁释放，这样就能保证获取锁的次数与释放锁的次数是一致的了。 cas.compareAndSet(cur, null); } } } } 自旋锁与互斥锁

1.自旋锁与互斥锁都是为了实现保护资源共享的机制。

2.无论是自旋锁还是互斥锁，在任意时刻，都最多只能有一个保持者。

3获取互斥锁的线程，如果锁已经被占用，则该线程将进入睡眠状态；获取自旋锁的线程则不会睡眠，而是一直循环等待锁释放。

自旋锁总结

1.自旋锁：线程获取锁的时候，如果锁被其他线程持有，则当前线程将循环等待，直到获取到锁。

2.自旋锁等待期间，线程的状态不会改变，线程一直是用户态并且是活动的(active)。

3.自旋锁如果持有锁的时间太长，则会导致其它等待获取锁的线程耗尽CPU。

4.自旋锁本身无法保证公平性，同时也无法保证可重入性。

5.基于自旋锁，可以实现具备公平性和可重入性质的锁。

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