死磕 java同步系列之開篇

同步系列，這是彤哥想了好久的名字，本來是準備寫鎖相關的内容，但是java中的CountDownLatch、Semaphore、CyclicBarrier這些類又不屬于鎖，它們和鎖又有很多共同點，都是為了協同多線程的執行，都是一種同步器，是以這裡就借用同步來取名字了，也就是“同步系列”的來源。

這一篇的内容會比較多，大緻包含三大主題：java中的鎖、同步器、分布式鎖，大緻講的内容如下：

（1）volatile

（2）synchronized

（3）AQS及Condition

（4）ReentrantLock

（5）ReentrantReadWriteLock

（6）StampedLock

（7）CountDownLatch

（8）Semaphore

（9）CyclicBarrier

（10）Phaser

（11）Mysql實作分布式鎖

（12）Redis實作分布式鎖

（13）Zookeeper實作分布鎖

這些内容都比較晦澀難懂，網上也有比較多的資料，但往往講得不夠透徹，彤哥會盡量用通俗易懂的語言把這些問題講清楚。

關于鎖的名詞也有很多，彤哥大緻整理了下，全部列到這裡：

（1）公平鎖/非公平鎖

公平鎖，是指按照線程申請的順序擷取鎖。

非公平鎖，是指不是按照線程申請的順序擷取鎖，有可能後申請的線程反而先擷取到鎖，假如先來的線程一直擷取不到鎖，會造成鎖饑餓現象。

ReentrantLock中可以通過構造方法指定是否為公平鎖，預設為非公平鎖，非公平鎖的優點在于吞吐量大。

synchronized無法指定為公平鎖，一直都是非公平鎖。

（2）可重入鎖

可重入鎖，是指一個線程擷取鎖之後再嘗試擷取鎖時會自動擷取鎖，可重入鎖的優點是避免死鎖。

ReentrantLock和synchronized都是可重入鎖。

（3）獨享鎖/共享鎖

獨享鎖，是指鎖一次隻能被一個線程持有。

共享鎖，是指鎖一次可以被多個線程持有。

ReentrantLock和synchronized都是獨享鎖，ReadWriteLock的讀鎖是共享鎖，寫鎖是獨享鎖。

（4）互斥鎖/讀寫鎖

與獨享鎖/共享鎖的概念差不多，是獨享鎖/共享鎖的具體實作。

ReentrantLock和synchronized都是互斥鎖

ReadWriteLock是讀寫鎖

（5）樂觀鎖/悲觀鎖

悲觀鎖，是指認為對于同一個資料的并發操作必然會發生修改，即使不會發生修改也這麼認為，是以一定要加鎖。

樂觀鎖，是指認為對于同一個資料的并發操作不一定會發生修改，在更新資料的時候，嘗試去更新資料，如果失敗就不斷嘗試。

悲觀鎖适用于寫操作多的場景，樂觀鎖适用于讀操作多的場景。

（6）分段鎖

分段鎖，是一種鎖的設計思路，它細化了鎖的粒度，主要運用在ConcurrentHashMap中，實作高效的并發操作，當操作不需要更新整個數組時，就隻鎖數組中的一項就可以了。

（7）偏向鎖/輕量級鎖/重量級鎖

這三個鎖主要是針對synchronized進行優化使用的，主要是通過對象螢幕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通路，那麼這個線程會自動擷取鎖，降低擷取鎖的代價。

輕量級鎖，是指當鎖是偏向鎖時，被另一個線程所通路，偏向鎖會更新為輕量級鎖，這個線程會通過自旋的方式嘗試擷取鎖，不會阻塞，提高性能。

重量級鎖，是指當鎖是輕量級鎖時，當自旋的線程自旋了一定的次數後，還沒有擷取到鎖，就會進入阻塞狀态，該鎖更新為重量級鎖，重量級鎖會使其他線程阻塞，性能降低。

（8）自旋鎖

自旋鎖，是指嘗試擷取鎖的線程不會阻塞，而是循環的方式不斷嘗試，這樣的好處是減少線程的上下文切換帶來的開鎖，提高性能，缺點是循環會消耗CPU。

（9）螢幕鎖

synchronized的實作方式，使用monitorenter和monitorexit來實作。

（10）mutex鎖

互斥鎖，LockSupport.part()底層是通過mutex實作的。

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