应用层｜关于编程语言中的那些「锁」事

并发锁，在编程语言中并不陌生。不同的语言中，锁的使用大同小异，以 Java 语言中的锁最为典型。我们今天就从什么是锁、我们为什么需要锁、锁的分类、有关锁的应用这四个方面，一起来聊聊与锁有关的那些事。

在日常生活中，锁就是一个安全标志。我们通过上锁和解锁，实现安全离家和回家。在编程语言中，锁也是个安全标志。在多线程并发场景下，给某个变量，或某个方法函数加个锁，代表同一时刻只能有一个线程访问该变量或者该方法函数。同时它又是在许多面试场景中经常会被面试官问到的，接下来结合例子来和大家讨论下悲观锁与乐观锁。

先讲概念太枯燥，所以我们举一个通用的生活场景作为例子。A 和 B 两个人分别去车站买从上海到北京的同一时间出发的高铁票。A 排队在 1 号售票窗，B 排队在 2 号售票窗，两人同时递出身份证买票，好巧不巧，1 和 2 号窗口的售票员同时说这班车只有一张票，怎么办？拼哪个窗口的售票员手速更快吗？于是 A 和 B 就开始吵架，可后面排队的很多人都在等。如果 A 和 B 继续吵架僵持不下，就会连带着浪费其他人的时间。经过讨论，大家一致认为，即便是要拼手速也是他俩拼。那么问题来了，用什么来拼呢？这个时候，站长出来了。他说，我这里有一把锁，会放在你们中间的位置上，谁抢到就先给谁买票，这样对 A 和 B 都公平。大家一阵欢呼，一把锁解决了抢票的纷争。这个场景放在编程语言中，就是一个典型的多线程并发场景问题。上述的 A 和 B 是两个线程，高铁票则可以看作是一个变量或者一个方法函数。如果不加锁，高铁票就会被 A 和 B 抢来抢去，变得面目全非，甚至还会出现一开始票价为 50 元，结果抢着抢着可能就被人把价格改到了 100 元。所以，给高铁票（变量或方法函数）加一个锁，谁抢到锁，就有权使用该高铁票（变量或方法函数），保证其安全。

a.线程是否给同步资源加锁？

是：悲观锁。

否：乐观锁。

b.同步资源加锁失败，线程是否需要阻塞？

是：阻塞。

否：不阻塞（自旋锁、适应性自旋锁）。

c.多个线程竞争同步资源的细节区别是？

无锁：不锁住资源，多个线程中只有一个能修改资源成功，其它线程会重试。

偏向锁：同一个线程执行同步资源时自动获取资源。

轻量级锁：多个线程竞争同步资源时，没有获取资源的线程自旋等待锁释放。

重量级锁：多个线程竞争同步资源时，没有获取资源的线程阻塞等待唤醒。

d.多个线程竞争锁时要不要排队？

排队：公平锁。

先尝试插队，插队失败再排队：非公平锁。

e.一个线程中的多个流程能不能获取同一把锁？

能：可重入锁。

不能：非可重入锁。

f.多个线程能否共享一把锁？

能：共享锁。

不能：排他锁

为了方便扣友们理解，下面将以乐观锁和悲观锁为例，简单说下锁的应用场景。

乐观锁和悲观锁

先说概念。悲观锁，从这个名字我们就能看出，这个锁的态度是比较悲观的，它会认为自己在使用变量或者方法的同时，一定会有其他的线程来跟它抢，所以，他最爱做的事情就是先加锁。等它使用完，别的线程想做啥就做，手中有锁，并发不愁。

而乐观锁呢，和悲观锁截然不同。它的态度很乐观，每次使用前，它都认为不会有别的线程跟它抢，所以每次都不会加锁，只是在更新某个数据时，才会去判断之前有没有别的线程更新这个数据。如果这个数据没有被更新，当前线程会将自己修改的数据成功写入。如果数据已经被其他线程更新，它就会根据不同的实现方式执行不同的操作（例如报错或者自动重试）。

从两者概念的不同，我们就会知道两者所适合应用的场景也是不一样的。悲观锁适合写操作多的场景，先加锁可以保证写操作时数据正确。乐观锁适合读操作多的场景，不加锁的特点能够使其读操作的性能大幅提升。光说概念有些抽象，我们来看下乐观锁和悲观锁的调用方式例子：

//--悲观锁的调用方式--//synchronizedpublic synchronized void testMethod(){    ...具体方法省略...}//ReentrantLockprivate ReentrantLock lock = new ReentrantLock();//需要保证多个线程使用的是同一个锁public void modifyPublicResources(){    lock.lock();    ...具体方法省略...    lock.unlock();}

//--乐观锁的调用方式--private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();//需要保证多个线程使用的是同一个AtomicIntegeratomicInteger.incrementAndGet();//执行自增1

那么，为什么乐观锁能够做到事先不加锁也可以正确的实现线程并发呢？这就涉及到乐观锁的主要实现方式“CAS”的技术原理了，感兴趣的扣友们可以留言，可以再开一篇来给大家聊聊。你们在工作中还遇到过哪些锁，有没有遇到过被锁耽误头秃的时候，也欢迎大家在评论区积极留言～

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本文作者：海洋

编辑&版式：Janson

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