Java并发编程：乐观锁、悲观锁、公平锁、非公平锁

在Java并发编程中，理解不同类型的锁及其适用场景至关重要。下面这个表格汇总了乐观锁、悲观锁、公平锁和非公平锁的核心特性和典型实现，希望能帮助你快速建立整体概念。

锁类型	核心思想/假设	典型实现举例
​乐观锁​	假设并发冲突概率很小，先操作数据，提交时再检测冲突。	1. ​版本号/时间戳机制​ (常用于数据库) 2. ​原子类​ (java.util.concurrent.atomic包下的 AtomicInteger等，基于CAS)
​悲观锁​	假设并发冲突概率很高，访问数据前先加锁，确保操作期间的排他性。	1. ​synchronized关键字 ​ 2. ​ReentrantLock等 Lock接口实现类 ​ 3. ​数据库悲观锁​ (如 SELECT ... FOR UPDATE)
​公平锁​	按照线程请求锁的先后顺序来分配锁，保证先到先得，避免线程"饥饿"。	1. ​ReentrantLock(true) ​ (构造时传入 true) 2. ​Semaphore等并发工具也可配置为公平模式​
​非公平锁​	允许"插队"，线程获取锁的顺序不一定与请求顺序一致，可能提高吞吐量。	1. ​synchronized关键字​ (内置实现即为非公平锁) 2. ​ReentrantLock()/ ReentrantLock(false) ​ (默认或显式设置为非公平)

💡 项目实战与选择策略

了解概念和实现后，关键在于如何在实战中做出正确选择。

🔐 乐观锁 vs 悲观锁

选择取决于并发冲突的概率和应用场景。

• ​乐观锁适用场景​：​读多写少，冲突概率低的场景，如：

  • ​商品信息更新​：多个管理员可能同时修改商品描述，但冲突概率不高。
  • ​用户积分微调​：并发修改次数相对较少。
  • ​数据库并发更新​：通过版本号字段控制。

  // 示例：基于版本号的乐观锁数据库更新模式
  String sql = "UPDATE products SET name = ?, price = ?, version = version + 1 WHERE id = ? AND version = ?";
  int affectedRows = jdbcTemplate.update(sql, newName, newPrice, productId, currentVersion);
  if (affectedRows == 0) {
      // 处理更新失败（版本号不匹配），通常重试或抛出异常
      throw new OptimisticLockingFailureException("数据已被其他事务修改");
  }
  

• ​悲观锁适用场景​：​写多读少，冲突概率高，或需要强一致性的场景，如：

  • ​银行转账​：涉及关键资金，必须保证绝对准确。
  • ​库存扣减/秒杀​：高并发下防止超卖。
  • ​数据库事务中锁定关键记录。

  // 示例：使用 ReentrantLock 的悲观锁
  public class BankAccountService {
      private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
      public void transfer(Account from, Account to, BigDecimal amount) {
          lock.lock(); // 获取锁
          try {
              // 执行转账业务逻辑
              if (from.getBalance().compareTo(amount) >= 0) {
                  from.debit(amount);
                  to.credit(amount);
              }
          } finally {
              lock.unlock(); // 务必在finally块中释放锁
          }
      }
  }
  

⚖️ 公平锁 vs 非公平锁

选择取决于对线程执行顺序（公平性）的要求和系统吞吐量的权衡。

• ​公平锁适用场景​：需要严格保证线程不会"饥饿"​，对公平性要求高于性能的场景，如：

  • ​订票系统​：保证先到先得。
  • ​任务调度​：需要按提交顺序执行任务。

  // 示例：创建公平锁
  private final ReentrantLock fairLock = new ReentrantLock(true); // 传入true创建公平锁
  

• ​非公平锁适用场景​：​绝大多数情况，为了追求更高的系统吞吐量，如：

  • ​大部分业务逻辑处理。
  • ​高性能服务器端应用。

  // 示例：创建非公平锁（默认行为）
  private final ReentrantLock nonFairLock = new ReentrantLock(); // 默认即为非公平锁
  // 或显式声明
  // private final ReentrantLock nonFairLock = new ReentrantLock(false);
  

🚀 锁性能优化实战要点

1. ​减小锁粒度​：只锁必要的代码块，而不是整个方法。
2. ​缩短锁持有时间​：避免在锁内执行IO、网络请求等耗时操作。
3. ​锁分离​：读多写少时，优先考虑 ReadWriteLock或 StampedLock。
4. ​无锁化设计​：对于简单的状态标记、计数器，优先使用 Atomic原子类。
5. ​避免锁嵌套​：容易导致死锁。