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前言

多线程进阶的内容在面试中容易考，但是在工作开发中很少用到。

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一、常见的锁策略

并非局限于java，其它变成语言或者其它系统级别的组件，但凡涉及到锁，都和接下来谈到的锁策略有一定关系。

1.1 乐观锁与悲观锁

加锁的时候要预测发生冲突的概率是大还是小，如果说加锁后预测冲突发生概率小，要做的善后工作少，加锁的开销小（时间、系统资源），那么这把锁就是乐观锁。如果说加锁后预测冲突发生概率大，要做的善后工作多，加锁的开销大（时间、系统资源），那么这把锁就是悲观锁。
那么java中的我们学过很多的synchronized是悲观锁还是乐观锁？
事实上synchronized既是悲观锁也是乐观锁，它是一种自适应的锁，它能够统计出当前锁冲突的次数，进行判定锁冲突的概率低还是高，当冲突概率高时就按照悲观锁的处理方式来执行（速度更快），当冲突概率低时就按照乐观锁的处理方式来执行（做的工作更多）。
乐观锁一般只涉及到用户态的操作，要做的工作少。悲观锁往往是要通过内核完成一些操作，要做的工作就多。

1.2 重量级锁与轻量级锁

加锁的过程做的多指的就是重量，加锁的过程中做的少就是轻量，因此一般来说乐观锁就是轻量级锁，悲观锁就是重量级锁，实际交流过程中这两组概念可能会混着用。

1.3 自旋锁与挂起等待锁

自旋锁是轻量级锁的一种典型的实现方式。

如图cpu在空转，陷入一种忙等的状态。通过消耗资源来确保第一时间获取到锁。
挂起等待锁是重量级锁的一种典型实现方式，借助系统的线程调度机制，当尝试加锁锁被占用了就会出现锁冲突，此时尝试加锁的线程就会被挂起（阻塞状态），此时这个线程就不会参与调度了。直到要加的锁被释放后，系统才会重新唤醒这个线程去重新获取锁。从这个过程可以看出，挂起等待是很慢的，因为线程一旦阻塞起来这个过程是不可控的，可能会经历很长的时间，但是这个方法对cpu的使用很少。
java中的synchronized轻量锁使用自旋锁实现（基于CAS机制实现），重量锁使用挂起等待锁实现（调用系统API，通过内核）。

1.4 可重入锁与不可重入锁

java中的synchronized就是可重入锁，一个线程，针对这把锁连续加锁两次不会产生死锁。不可重入锁就相反，针对一把锁连续加锁两次就会产生死锁。

1.5 公平锁与非公平锁

公平锁指的就是严格按照先来后到的顺序来获取锁，哪个线程等待的时间长就先得到锁。非公平锁就是指若干个线程各凭本事随机获取得到锁，这和线程的等待顺序无关，java中的synchronized就属于非公平锁。
这里不禁提出一个问题，什么叫公平？我按照先来后到的顺序是一种公平，我每个线程一起竞争得到锁的概率随机也不失为一种公平。这里其实涉及到历史的问题，因为设计这个概念的大佬就是这样描述公平锁的，所以我们也只能听大佬的了。

1.6 互斥锁与读写锁

互斥锁的概念比较简单，java中的synchronized就是互斥的。
读写锁是一个比较特殊的锁，我们之前学过数据库中的事务的隔离性里面给读加锁给写加锁，这里的读写锁跟那个不一样，在事务那里加锁降低了并发能力，但在这里加锁是为了提高并发能力。java中的读写锁是这样设定的：
（1）读锁和读锁不会产生互斥。
（2）写锁和写锁之间会产生互斥。
（3）读锁和写锁之间会产生互斥。
我在这里说一下我的理解，读写锁就是将锁细化了，当在多线程的情况下读取数据是不会产生线程安全问题的，因此读锁之间无需互斥，这样降低了锁冲突的概率从而提高了并发能力。相反在多线程的情况下写数据是有问题的，因此写锁之间需要互斥来保证线程安全。

二、synchronized的优化策略

synchronized既是悲观锁也是乐观锁，既是重量级锁也是轻量级锁，轻量级锁的实现基于自旋锁，重量级锁的实现基于挂起等待锁，是可重入锁，不是读写锁，是非公平锁。

2.1 锁升级

synchronized这种自适应锁的锁升级的过程如下图：

在这个过程中主要要理解一下偏向锁。
首次使用synchronized给对象进行加锁时不是真的加锁，而是做一个标记（非常轻量非常快，几乎没有开销），这就是偏向锁。如果一直没有别的线程尝试给这个对象加锁，那么就会一致保持这种偏向锁的状态直至释放解锁。（解锁也就是改变标记，也几乎没有开销）上述过程中就相当于没有任何加锁操作，速度非常快。但是如果在偏向锁的状态下也有别的线程尝试给该对象加锁，那么偏向锁就会立即升级为轻量级锁从而发生互斥保证线程安全。偏向锁就是“懒”这个字的具体体现，能不加锁就不加锁，能晚加锁就晚加锁，这样就能在很多时候把开销省下来。
上述的锁的升级过程对一个锁对象来说是不可逆的，只能升级不能降级。

2.2 锁消除

锁消除是一种编译器优化策略，你代码中有加锁操作，编译器以及JVM会对其进行判定，看这个地方是否真的需要加锁，如果不需要就会自动将加锁操作给优化掉。最典型的例子就是在一个线程内使用synchronized。编译器优化前和优化后的效果需要一致，所以这里是比较保守的，作用有限，本质上也是为了在程序员感知不到的情况下去提高效率。

2.3 锁粗化

首先了解一个概念就是锁粒度，指的就是在加锁的范围内包含的代码越多就认为锁的粒度越粗，反之就是锁的粒度越细。
锁的粗化也是一种优化策略，比如说有些逻辑中需要频繁的加锁，此时我们就可以进行锁的粗化，将多段逻辑包含到一个锁当中。