1. 本地鎖

1.1. 悲觀鎖與樂觀鎖

是一種思想，按遇到并發(fā)問題概率的思考，分為：樂觀鎖（很少發(fā)生并發(fā)問題）、悲觀鎖（一定會發(fā)生并發(fā)問題）

• 樂觀鎖 的實現(xiàn)有 CAS
• 悲觀鎖 的實現(xiàn)有 synchronized、lock等

1.2. 公平鎖與非公平鎖

按獲取鎖的順序，分為：公平鎖（按順序獲取鎖）、非公平鎖（看誰喚醒快，誰就搶到鎖）

1.3. CAS

CAS 即比較與保存，底層使用的是一種自旋鎖。

CAS存在ABA問題，解決辦法，添加版本標識。

CAS常見的實現(xiàn)類有：
AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference 等等。

1.4. synchronized

synchronized 是一種同步鎖，可以鎖方法與鎖代碼塊（鎖對象）。

根據(jù)鎖的并發(fā)程度不同，升級鎖（不可降級），分為三個狀態(tài)：偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖。

• 偏向鎖 - 無多線程下，拿鎖不需要競爭。在對象Mark Word中記錄偏向線程ID。
• 輕量級鎖 - 多線程下，拿不到鎖，就會進入輕量級鎖。使用CAS方式自旋獲取鎖。
• 重量級鎖 - 并發(fā)量大時，就會進入重量級鎖。使用的是互斥鎖。

synchronized方法：就會標識ACC_SYNCHRONIZED，最后由monitor實現(xiàn)
synchronized代碼塊：直接使用了monitorenter 和 monitorexit 指令。

參考文章：

• synchronized的原理
• synchronized原理詳解

1.5. volatile 可見性

volatile 使用了內(nèi)存屏障，讀的時候使用讀屏障，寫的時候使用寫屏障，保證了數(shù)據(jù)都是從主內(nèi)存中獲取。線程不安全

1.6. ReentrantLock 可重入鎖

ReentrantLock繼承于Lock

ReentrantLock 包含公平鎖和非公平鎖，通過構造方法設置，默認是非公平鎖。

常用的方法：

• lock 加鎖
• tryLock 嘗試獲取鎖，分為兩種方式，一種一直等待獲取鎖，一種在有效時間內(nèi)獲取鎖，獲取不了鎖，就返回false。
• lockInterruptibly 中斷等待獲取鎖的線程
• unlock 解鎖
• newCondition 創(chuàng)建條件，等待與喚醒，與線程Thread的await和notify類似。有如下方法：
  • await 等待線程
  • signal 喚醒線程

1.7. AQS

AQS 全稱 AbstractQueuedSynchronizer，為實現(xiàn)依賴于先進先出 (FIFO) 等待隊列的阻塞鎖定和相關同步器（信號量、事件，等等）提供一個框架。

• AbstractQueuedSynchronizer 抽象隊列同步器，里面維護了一個FIFO隊列，實現(xiàn)類有：
  • Sync 同步鎖，實現(xiàn)類有：
    • NonfairSync 非公平鎖
    • FairSync 公平鎖

應用于AQS的類有:
CountDownLatch、ReentrantLock、 ReentrantReadWriteLock、 Semaphore、 ThreadPoolExecutor

1.8. ReentrantReadWriteLock 可重入讀寫鎖

ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = lock.readLock();// 讀鎖
ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = lock.writeLock();// 寫鎖

• ReentrantReadWriteLock 讀寫鎖
  • WriteLock 使用了AQS中的獨占鎖，具有排它性。
  • ReadLock 使用了AQS中的共享鎖，允許多個線程讀。

讀鎖和寫鎖都會導致線程阻塞。

鎖降級：還允許將寫鎖降級為讀鎖，方法是先獲取寫鎖，再獲取讀鎖，然后釋放寫鎖。然而，無法從讀鎖升級到寫鎖。不然就會死鎖。

public void updateData(){writeLock.lock();readLock.lock();out(">>"+"->updateData"+"->hello world!"+source);writeLock.unlock();readLock.unlock();
}

不允許讀鎖后進行寫鎖，會導致死鎖的。

2. 分布式鎖

• 基于數(shù)據(jù)庫的分布式鎖
  • 原理：利用插入鎖記錄。
• 基于Redis的分布式鎖
  • 原理：利用setNX 設置一個鍵，僅在鍵不存在時設置鍵成功。
  • 工具：Redisson已經(jīng)幫我們封裝好分布式鎖。解決了分布式鎖過期續(xù)期問題。
• 基于ZooKeeper的分布式鎖
  • 原理：利用臨時順序節(jié)點

3. 額外的

3.1. synchronized 的鎖升級原理

synchronized 的鎖升級指的是在不同的情況下，synchronized 鎖的狀態(tài)會從偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖等級別逐步升級的過程。在 Java 6 及之前的版本中，synchronized 的鎖升級過程是固定的，而在 Java 6 及之后的版本中，鎖升級過程是根據(jù)當前鎖的狀態(tài)和競爭情況動態(tài)調(diào)整的。

偏向鎖：當一個線程訪問同步塊并獲取鎖時，會在對象頭中記錄鎖偏向的線程 ID，以后該線程再次進入同步塊時，只需判斷當前線程 ID 是否與對象頭中記錄的線程 ID 相同，如果相同，就可以直接進入同步塊，無需進行額外的同步操作。如果有其他線程競爭鎖，則偏向鎖會被撤銷。

輕量級鎖：當一個線程獲取鎖失敗時，會嘗試使用輕量級鎖來提高性能。輕量級鎖是通過將對象頭中的信息復制到線程的棧幀中，然后在棧幀中進行同步操作來實現(xiàn)的。如果在同步過程中發(fā)生競爭，則輕量級鎖會升級為重量級鎖。

重量級鎖：當多個線程競爭同一個鎖時，會升級為重量級鎖。重量級鎖是通過操作系統(tǒng)的互斥量來實現(xiàn)的，每次加鎖和釋放鎖都需要進行系統(tǒng)調(diào)用，開銷較大。

在 Java 6 及之前的版本中，鎖升級過程是固定的，即從偏向鎖升級到輕量級鎖，再升級到重量級鎖。而在 Java 6 及之后的版本中，鎖升級過程是根據(jù)當前鎖的狀態(tài)和競爭情況動態(tài)調(diào)整的，可以根據(jù)實際情況選擇偏向鎖、輕量級鎖或重量級鎖，從而提高程序的性能。

參考文章：

• synchronized 的底層原理

3.2. synchronized鎖原理

是通過對象內(nèi)部的做監(jiān)視器鎖(monitor)實現(xiàn)。監(jiān)視器鎖是依賴于底層的操作系統(tǒng)的 Mutex Lock來實現(xiàn)，而操作系統(tǒng)實現(xiàn)線程之間的切換這就需要從用戶態(tài)轉換到核心態(tài)，這個成本非常高，狀態(tài)之間的轉換需要相對比較長的時間，這就是為什么Synchronized 效率低的原因。