1. 乐观锁和悲观锁

锁的实现者,预测接下来的冲突概率(锁竞争)大还是不大,然后根据这个冲突的概率,来决定接下来应该怎么做.

乐观锁:预测接下来的冲突概率不大

悲观锁:预测接下来的冲突概率很大

通常来说~~悲观锁一般要做的工作更多一些，效率会更低一些~(并不绝对)
乐观锁做的工作会更少一点，效率更高一点.

2. 轻量级锁与重量级锁

轻量级锁加锁解锁过程更快更高效.
重量级锁加锁解锁过程更慢，更低效

和乐观悲观虽然不是一回事，但是确实有一定的重合~

一个乐观锁很可能也是一个轻量级锁（不绝对）
一个悲观锁很可能也是一个重量级锁（不绝对）

3. 自旋锁和挂起等待锁

自旋锁是轻量级锁的一种典型实现
挂起等待锁是重量级锁的一种典型实现

举例:追女朋友

自旋锁:小白像一个女孩表白失败,被拒绝(因为这女生有男朋友(被加锁成功)).但是一直没有放弃,每天都在追求,时刻不停歇.(这就是一个不停的等待锁的过程,)当这个女生分手了(解锁),小白就会第一时间得到通知,竞争到锁的机会就很大.

挂起等待锁:小白选择了另一种方式,小白暂时先不去追这个女生,等过一段时间来问问女生是否分手(解锁),此时就是不能立马得到通知,很有可能之前的锁解除了,但是小白没有拿到,被别人拿到了.优点就是这段时间小白不用每天都问是否分手,可以集中注意力做一些别的事情,比如学习Java.哈哈哈.

补充:

针对上述三组策略，synchronized这把锁属于那种呢？

synchronized既是悲观锁，也是乐观锁，既是轻量级锁，也是重量级锁，轻量级锁部分基于自旋锁实现，重量级锁部分基于挂起等待锁实现~~

如果锁冲突不激烈以轻量级锁/乐观锁的状态运行
如果锁冲突激烈以重量级锁/悲观锁的状态运行

4. 互斥锁和读写锁

synchronized,是互斥锁~~ 加锁，就只是单纯的加锁，没有更细化的区分了~~

像synchronized只有两个操作：

1.进入代码块加锁
2.出了代码块解锁~~

一个线程对于数据的访问, 主要存在两种操作: 读数据和写数据.

两个线程都只是读一个数据, 此时并没有线程安全问题. 直接并发的读取即可.
两个线程都要写一个数据, 有线程安全问题.
一个线程读另外一个线程写, 也有线程安全问题.

读写锁: 是把读操作和写操作区分对待. Java 标准库提供了 ReentrantReadWriteLock 类, 实现了读写锁.

ReentrantReadWriteLock.ReadLock 类表示一个读锁. 这个对象提供了 lock / unlock 方法进行加锁解锁.
ReentrantReadWriteLock.WriteLock 类表示一个写锁. 这个对象也提供了 lock / unlock 方法进行加锁解锁.

读写锁约定:

读加锁和读加锁之间, 不互斥.(没锁竞争)
写加锁和写加锁之间, 互斥.(有锁竞争)
读加锁和写加锁之间, 互斥. (有锁竞争)

生活场景应用

读写锁特别适合于 "频繁读, 不频繁写" 的场景中. (这样的场景其实也是非常广泛存在的).

比如教务系统

5. 可重入锁与不可重入锁

可重入锁.:如果一个锁在一个线程中，连续对该锁咔咔加锁两次不死锁，就叫做可重入锁.即允许同一个线程多次获取同一把锁。

不可重入锁:如果死锁了，就叫不可重入锁~~

Java里只要以Reentrant开头命名的锁都是可重入锁，而且JDK提供的所有现成的Lock实现类，包括synchronized关键字锁都是可重入的.

6. 死锁

死锁是这样一种情形：多个线程同时被阻塞，它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被无限期地阻塞，因此程序不可能正常终止。

死锁的情况:

1. 一个线程,一把锁,可重入锁不会发生死锁,不可重入锁发生死锁

2. 两个线程,即使是可重入锁也有可能会发生死锁

3. N个线程M把锁就非常容易死锁.

6.1 死锁的必要条件

死锁的必要条件:(缺一不可)

1.互斥使用.一个线程拿到一把锁之后，另一个线程不能使用.（锁的基本特点）
2.不可抢占.一个线程拿到锁，只能自己主动释放，不能是被其他线程强行占有~~[挖墙脚是不行滴](锁的基本特点)
3.请求和保持."吃着碗里的，惦记锅里的”追到了1号女神之后，又对2号女神跃跃欲试，但是此时是绝不会放弃1号女神的~~（代码的特点）
4.循环等待.上面例子中的情况，逻辑依赖循环的.“钥匙锁车里了，车钥匙锁家里了”(代码的特点)

6.2 如何避免死锁

死锁是个比较严重的bug.实践中如何避免出现死锁呢？

一个简单有效的办法:破解循环等待这个条件~~
针对锁进行编号，如果需要同时获取多把锁，约定加锁顺序，务必是先对小的编号加锁后对大的编号加锁~~

如果此时约定，先加锁小的编号，后加锁大的编号,此时只要所有线程都遵守这个顺序就行了！

7. 公平锁和非公平锁

假设三个线程 A, B, C. A 先尝试获取锁, 获取成功. 然后 B 再尝试获取锁, 获取失败, 阻塞等待; 然后C 也尝试获取锁, C 也获取失败, 也阻塞等待.当线程 A 释放锁的时候, 会发生啥呢?

公平锁: 遵守 "先来后到". B 比 C 先来的. 当 A 释放锁的之后, B 就能先于 C 获取到锁.
非公平锁: 不遵守 "先来后到". B 和 C 都有可能获取到锁.

操作系统内部的线程调度就可以视为是随机的. 如果不做任何额外的限制, 锁就是非公平锁. 如果要想实现公平锁, 就需要依赖额外的数据结构(队列), 来记录线程们的先后顺序.公平锁和非公平锁没有好坏之分, 关键还是看适用场景.

synchronized 是非公平锁.

8. Synchronized原理及加锁过程

8.1 Synchronized 小结

8.2 加锁工作过程

8.2.1 偏向锁

1) 偏向锁
第一个尝试加锁的线程, 优先进入偏向锁状态.偏向锁不是真的 "加锁", 只是给对象头中做一个 "偏向锁的标记", 记录这个锁属于哪个线程.如果后续没有其他线程来竞争该锁, 那么就不用进行其他同步操作了(避免了加锁解锁的开销),如果后续有其他线程来竞争该锁(刚才已经在锁对象中记录了当前锁属于哪个线程了, 很容易识别当前申请锁的线程是不是之前记录的线程), 那就取消原来的偏向锁状态, 进入一般的轻量级锁状态.偏向锁本质上相当于 "延迟加锁" . 能不加锁就不加锁, 尽量来避免不必要的加锁开销.但是该做的标记还是得做的, 否则无法区分何时需要真正加锁.

8.2.2 轻量级锁

2) 轻量级锁
随着其他线程进入竞争, 偏向锁状态被消除, 进入轻量级锁状态(自适应的自旋锁).

此处的轻量级锁就是通过 CAS 来实现.(后续会总结这个CAS(先理解为比较内存和寄存器的值,相同就更新忙不相同就修改为内存的值之后再对数据进行操作))

通过 CAS 检查并更新一块内存 (比如 null => 该线程引用)
如果更新成功, 则认为加锁成功
如果更新失败, 则认为锁被占用, 继续自旋式的等待(并不放弃 CPU).

自旋操作是一直让 CPU 空转, 比较浪费 CPU 资源.
因此此处的自旋不会一直持续进行, 而是达到一定的时间/重试次数, 就不再自旋了.也就是所谓的 "自适应"

8.2.3 重量级锁

3) 重量级锁
如果竞争进一步激烈, 自旋不能快速获取到锁状态, 就会膨胀为重量级锁

此处的重量级锁就是指用到内核提供的 mutex .

执行加锁操作, 先进入内核态.
在内核态判定当前锁是否已经被占用
如果该锁没有占用, 则加锁成功, 并切换回用户态.
如果该锁被占用, 则加锁失败. 此时线程进入锁的等待队列, 挂起. 等待被操作系统唤醒.
经历了一系列的沧海桑田, 这个锁被其他线程释放了, 操作系统也想起了这个挂起的线程, 于是唤醒这个线程, 尝试重新获取锁.

9. 锁优化

9.1 锁消除

编译器+JVM 判断锁是否可消除. 如果可以, 就直接消除.

什么是 "锁消除"
有些应用程序的代码中, 用到了 synchronized, 但其实没有在多线程环境下. (例如 StringBuffer))
StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append("a");
sb.append("b");
sb.append("c");
sb.append("d");
此时每个 append 的调用都会涉及加锁和解锁. 但如果只是在单线程中执行这个代码, 那么这些加
锁解锁操作是没有必要的, 白白浪费了一些资源开销.

补充:StringBuffer相对于StringBuilder是相对线程安全的,因为StringBuffer把关键方法都加上了Synchronized关键字,但是不是绝对线程安全,看代码怎么写.