1. Java鎖的種類
- 樂觀鎖/悲觀鎖
- 獨享鎖/共享鎖
- 互斥鎖/讀寫鎖
- 可重入鎖
- 公平鎖/非公平鎖
- 分段鎖
- 偏向鎖/輕量級鎖/重量級鎖
- 自旋鎖
以上是一些鎖的名詞，這些分類並不是全是指鎖的狀態，有的指鎖的特性，有的指鎖的設計，下面總結的內容是對每個鎖的名詞進行一定的解釋。
1.1 樂觀鎖/悲觀鎖
樂觀鎖與悲觀鎖並不是特指某兩種類型的鎖，是人們定義出來的概念或思想，主要是指看待併發同步的角度。
樂觀鎖：顧名思義，就是很樂觀，每次去拿數據的時候都認爲別人不會修改，所以不會上鎖，但是在更新的時候會判斷一下在此期間別人有沒有去更新這個數據，可以使用版本號等機制。樂觀鎖適用於多讀的應用類型，這樣可以提高吞吐量，在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子變量類就是使用了樂觀鎖的一種實現方式CAS(Compare and Swap 比較並交換)實現的。
悲觀鎖：總是假設最壞的情況，每次去拿數據的時候都認爲別人會修改，所以每次在拿數據的時候都會上鎖，這樣別人想拿這個數據就會阻塞直到它拿到鎖。比如Java裏面的同步原語synchronized關鍵字的實現就是悲觀鎖。
悲觀鎖適合寫操作非常多的場景，樂觀鎖適合讀操作非常多的場景，不加鎖會帶來大量的性能提升。
悲觀鎖在Java中的使用，就是利用各種鎖。
樂觀鎖在Java中的使用，是無鎖編程，常常採用的是CAS算法，典型的例子就是原子類，通過CAS自旋實現原子操作的更新。
1.1.1 樂觀鎖
樂觀鎖總是認爲不存在併發問題，每次去取數據的時候，總認爲不會有其他線程對數據進行修改，因此不會上鎖。但是在更新時會判斷其他線程在這之前有沒有對數據進行修改，一般會使用“數據版本機制”或“CAS操作”來實現。
（1） 數據版本機制
實現數據版本一般有兩種，第一種是使用版本號，第二種是使用時間戳。以版本號方式爲例。
版本號方式：一般是在數據表中加上一個數據版本號version字段，表示數據被修改的次數，當數據被修改時，version值會加一。當線程A要更新數據值時，在讀取數據的同時也會讀取version值，在提交更新時，若剛纔讀取到的version值爲當前數據庫中的version值相等時才更新，否則重試更新操作，直到更新成功。
核心SQL代碼：
update table set xxx=#{xxx}, version=version+1 where id=#{id} and version=#{version};
（2） CAS操作
CAS（Compare and Swap 比較並交換），當多個線程嘗試使用CAS同時更新同一個變量時，只有其中一個線程能更新變量的值，而其它線程都失敗，失敗的線程並不會被掛起，而是被告知這次競爭中失敗，並可以再次嘗試。
CAS操作中包含三個操作數——需要讀寫的內存位置(V)、進行比較的預期原值(A)和擬寫入的新值(B)。如果內存位置V的值與預期原值A相匹配，那麼處理器會自動將該位置值更新爲新值B，否則處理器不做任何操作。
1.1.2 悲觀鎖
悲觀鎖認爲對於同一個數據的併發操作，一定會發生修改的，哪怕沒有修改，也會認爲修改。因此對於同一份數據的併發操作，悲觀鎖採取加鎖的形式。悲觀的認爲，不加鎖併發操作一定會出問題。
在對任意記錄進行修改前，先嚐試爲該記錄加上排他鎖（exclusive locking）。
如果加鎖失敗，說明該記錄正在被修改，那麼當前查詢可能要等待或者拋出異常。具體響應方式由開發者根據實際需要決定。
如果成功加鎖，那麼就可以對記錄做修改，事務完成後就會解鎖了。
期間如果有其他對該記錄做修改或加排他鎖的操作，都會等待我們解鎖或直接拋出異常。
1.2 獨享鎖/共享鎖
獨享鎖是指該鎖一次只能被一個線程所持有。
共享鎖是指該鎖可被多個線程所持有。
對於Java ReentrantLock而言，其是獨享鎖。但是對於Lock的另一個實現類ReadWriteLock，其讀鎖是共享鎖，其寫鎖是獨享鎖。
讀鎖的共享鎖可保證併發讀是非常高效的，讀寫，寫讀，寫寫的過程是互斥的。
獨享鎖與共享鎖也是通過AQS來實現的，通過實現不同的方法，來實現獨享或者共享。
對於Synchronized而言，當然是獨享鎖。
1.3 互斥鎖/讀寫鎖
上面講的獨享鎖/共享鎖就是一種廣義的說法，互斥鎖/讀寫鎖就是具體的實現。
互斥鎖在Java中的具體實現就是ReentrantLock。
讀寫鎖在Java中的具體實現就是ReadWriteLock。
1.4 可重入鎖
可重入鎖又名遞歸鎖，是指在同一個線程在外層方法獲取鎖的時候，在進入內層方法會自動獲取鎖。說的有點抽象，下面會有一個代碼的示例。
對於Java ReetrantLock而言，從名字就可以看出是一個重入鎖，其名字是Re entrant Lock 重新進入鎖。
對於Synchronized而言，也是一個可重入鎖。可重入鎖的一個好處是可一定程度避免死鎖。
synchronized void setA() throws Exception{
Thread.sleep(1000);
setB();
}
synchronized void setB() throws Exception{
Thread.sleep(1000);
}
上面的代碼就是一個可重入鎖的一個特點。如果不是可重入鎖的話，setB可能不會被當前線程執行，可能造成死鎖。
1.5 公平鎖/非公平鎖
公平鎖是指多個線程按照申請鎖的順序來獲取鎖。
非公平鎖是指多個線程獲取鎖的順序並不是按照申請鎖的順序，有可能後申請的線程比先申請的線程優先獲取鎖。有可能，會造成優先級反轉或者飢餓現象。
對於Java ReetrantLock而言，通過構造函數指定該鎖是否是公平鎖，默認是非公平鎖。非公平鎖的優點在於吞吐量比公平鎖大。
對於Synchronized而言，也是一種非公平鎖。由於其並不像ReentrantLock是通過AQS的來實現線程調度，所以並沒有任何辦法使其變成公平鎖。
1.6 分段鎖
分段鎖其實是一種鎖的設計，並不是具體的一種鎖，對於ConcurrentHashMap而言，其併發的實現就是通過分段鎖的形式來實現高效的併發操作。
我們以ConcurrentHashMap來說一下分段鎖的含義以及設計思想，ConcurrentHashMap中的分段鎖稱爲Segment，它即類似於HashMap（JDK7和JDK8中HashMap的實現）的結構，即內部擁有一個Entry數組，數組中的每個元素又是一個鏈表；同時又是一個ReentrantLock（Segment繼承了ReentrantLock）。
當需要put元素的時候，並不是對整個hashmap進行加鎖，而是先通過hashcode來知道他要放在哪一個分段中，然後對這個分段進行加鎖，所以當多線程put的時候，只要不是放在一個分段中，就實現了真正的並行的插入。
但是，在統計size的時候，可就是獲取hashmap全局信息的時候，就需要獲取所有的分段鎖才能統計。
分段鎖的設計目的是細化鎖的粒度，當操作不需要更新整個數組的時候，就僅僅針對數組中的一項進行加鎖操作。
1.7 偏向鎖/輕量級鎖/重量級鎖
這三種鎖是指鎖的狀態，並且是針對Synchronized。在Java 5通過引入鎖升級的機制來實現高效Synchronized。這三種鎖的狀態是通過對象監視器在對象頭中的字段來表明的。
偏向鎖是指一段同步代碼一直被一個線程所訪問，那麼該線程會自動獲取鎖。降低獲取鎖的代價。
輕量級鎖是指當鎖是偏向鎖的時候，被另一個線程所訪問，偏向鎖就會升級爲輕量級鎖，其他線程會通過自旋的形式嘗試獲取鎖，不會阻塞，提高性能。
重量級鎖是指當鎖爲輕量級鎖的時候，另一個線程雖然是自旋，但自旋不會一直持續下去，當自旋一定次數的時候，還沒有獲取到鎖，就會進入阻塞，該鎖膨脹爲重量級鎖。重量級鎖會讓他申請的線程進入阻塞，性能降低。
1.8 自旋鎖
在Java中，自旋鎖是指嘗試獲取鎖的線程不會立即阻塞，而是採用循環的方式去嘗試獲取鎖，這樣的好處是減少線程上下文切換的消耗，缺點是循環會消耗CPU。
