锁机制

当我们讨论锁机制时，通常会涉及以下几个方面的考虑：

1. 锁的种类：

   • 悲观锁： 在访问数据时，假设会有其他线程来修改数据，因此在获取数据前先加锁，确保数据不会被其他线程修改。Java中的synchronized关键字和Lock接口的实现类都属于悲观锁。
   • 乐观锁： 假设在访问数据时不会有其他线程修改数据，只在更新数据时检查是否被其他线程修改。适合读操作多的场景。常用的实现方式是CAS（比较并交换），即在更新数据时检查数据是否被其他线程修改。

2. 锁的升级与降级：

   • 锁的状态有四种：无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁。锁状态只能升级不能降级。

     • 无锁： 多个线程直接竞争同一资源，只有一个线程能成功修改。
     • 偏向锁： 当同一线程多次访问同一资源时，该线程会自动获取锁，降低获取锁的代价。
     • 轻量级锁： 当多个线程竞争同一资源，会通过自旋等待的方式避免阻塞，提高性能。
     • 重量级锁： 当自旋等待不成功时，线程会阻塞，等待锁释放。适用于资源竞争激烈的场景。

3. 锁的阻塞与非阻塞：

   • 阻塞锁： 线程在获取锁时如果失败，会被阻塞直到锁可用。常见的有公平锁和非公平锁。

     • 公平锁： 等待锁的线程按照先来后到的顺序获取锁。
     • 非公平锁： 等待锁的线程有机会插队，不按照先来后到的顺序获取锁，减小唤醒线程的开销。

   • 非阻塞锁： 线程在获取锁时如果失败，不会被阻塞，而是可以进行其他工作，定期检查锁是否可用。常见的是自旋锁。

4. 锁的可重入性：

   • 可重入锁： 同一个线程在外层方法获取锁的时候，再进入该线程的内层方法会自动获取锁，不会阻塞。Java的synchronized和ReentrantLock都是可重入锁。
   • 非可重入锁： 不支持同一个线程在外层方法获取锁的时候，再进入内层方法自动获取锁。

5. 锁的共享性：

   • 共享锁： 多个线程可以同时持有相同的锁，适用于读多写少的场景。
   • 排它锁： 一个线程独占锁，其他线程无法同时持有相同的锁，适用于写操作。