Java锁的奥秘：探索不同锁的特性与适用场景

不可不说的Java“锁”事

Java语言提供的锁种类丰富多样，每种锁都具备各自的特性，能够在特定的场景下展现出极高的效率。本文将对锁相关源码（本文中的源码来自JDK 8）和使用场景进行举例，为读者详细介绍主流锁的知识点，帮助大家深入理解不同锁的适用场景。

锁的分类

Java中往往按照是否含有某一特性来定义锁，我们可通过这些特性将锁进行分类。

1.重量级锁（Synchronized）

重量级锁，也称同步锁或监视器锁，是Java中最基本的锁，由JVM实现，以牺牲性能为代价，保证线程间的同步和互斥访问。其主要特点是：

• 独占性： 一次只允许一个线程持有该锁，其他线程必须等待该锁被释放后才能获得它。
• 阻塞性： 当一个线程试图获取锁时，如果锁已被其他线程持有，则该线程将被阻塞，直到该锁被释放为止。

2.轻量级锁（Lock）

轻量级锁是一种比重量级锁更轻便的锁，主要用于减少锁竞争造成的性能开销。轻量级锁的实现主要基于自旋和CAS（Compare and Swap）操作，相比重量级锁的阻塞等待，自旋是一种更乐观的锁获取方式，可以显著提升多线程程序的性能。

3.公平锁与非公平锁

公平锁是一种能够保证线程按照获得锁的请求顺序来获取锁的锁。这意味着先请求锁的线程将优先获得锁，而后请求锁的线程则必须等待。非公平锁则没有这种限制，哪个线程先获取到锁，哪个线程就可以执行。

4.读写锁

读写锁是一种允许多个线程同时读共享资源，但只允许一个线程写共享资源的锁。读写锁主要用于提高读多写少的场景下的并发性能。

5.StampedLock

StampedLock是一种支持乐观锁和悲观锁的锁，它提供了多种获取锁的方式，包括读锁、写锁、乐观读锁和悲观读锁。StampedLock的引入极大地方便了开发人员对锁的使用，使其能够根据不同的场景选择最合适的锁类型。

锁的使用场景

1.重量级锁（Synchronized）

重量级锁适用于以下场景：

• 当对共享资源的访问非常频繁时，使用重量级锁可以有效地减少线程竞争造成的性能开销。
• 当需要保证线程按照一定的顺序访问共享资源时，可以使用重量级锁来实现。

2.轻量级锁（Lock）

轻量级锁适用于以下场景：

• 当对共享资源的访问相对较少时，使用轻量级锁可以减少锁竞争造成的性能开销。
• 当需要对共享资源进行频繁的读写操作时，使用轻量级锁可以提高并发性能。

3.公平锁与非公平锁

公平锁适用于以下场景：

• 当多个线程同时请求锁时，需要保证线程按照请求锁的顺序来获取锁，以避免饥饿现象的发生。

非公平锁适用于以下场景：

• 当对锁的获取速度要求非常高时，可以使用非公平锁，以提高锁的获取效率。

4.读写锁

读写锁适用于以下场景：

• 当对共享资源的读操作远多于写操作时，使用读写锁可以提高读操作的并发性能。

5.StampedLock

StampedLock适用于以下场景：

• 当需要对共享资源进行乐观锁和悲观锁的控制时，可以使用StampedLock来实现。

6.乐观锁与CAS

乐观锁是一种不加锁的并发控制机制，它假设在并发操作下，数据总能保持一致。当多个线程同时修改共享资源时，乐观锁可以避免死锁的发生。CAS（Compare and Swap）操作是一种原子操作，它可以保证在多线程环境下，对共享变量的更新是原子的。CAS操作通常与乐观锁配合使用，以提高并发性能。

结语

Java中的锁机制种类繁多，每种锁都有其独特的特性和适用场景。掌握这些锁的知识将帮助您避免死锁、提高并发性能，编写出更加可靠和健壮的多线程程序。