Java并发编程中的锁分类

1. 按锁的设计思想划分

1.1 乐观锁（Optimistic Locking）

• 原理：假设并发冲突概率低，先操作数据，提交时检测是否冲突（如版本号、时间戳或CAS）。
• 实现：CAS（Compare-And-Swap）、AtomicInteger等原子类。
• 场景：读多写少，冲突概率低（如计数器、状态标记）。
• 缺点：频繁冲突时性能下降。

1.2 悲观锁（Pessimistic Locking）

• 原理：假设并发冲突概率高，操作前先加锁（独占资源）。
• 实现：synchronized、ReentrantLock。
• 场景：写多读少，临界区复杂（如银行转账）。
• 缺点：线程阻塞导致上下文切换开销。

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2. 按锁的可重入性划分

2.1 可重入锁（Reentrant Lock）

• 特点：同一线程可重复获取同一锁，避免死锁。
• 实现：synchronized、ReentrantLock。
• 场景：递归调用或需要多层加锁的代码。

2.2 不可重入锁

• 特点：线程重复获取同一锁会阻塞自身。
• 实现：需手动实现（Java标准库无直接支持）。
• 场景：特殊需求，如限制递归调用。

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3. 按锁的公平性划分

3.1 公平锁（Fair Lock）

• 特点：按请求顺序分配锁，避免饥饿。
• 实现：ReentrantLock(true)。
• 缺点：吞吐量较低（需维护队列）。

3.2 非公平锁（Non-Fair Lock）

• 特点：允许插队，可能提高吞吐量。
• 实现：synchronized、ReentrantLock()（默认）。
• 场景：高并发且锁持有时间短。

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4. 按锁的共享性划分

4.1 排他锁（Exclusive Lock）

• 特点：独占资源，其他线程无法读写。
• 实现：synchronized、ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock.WriteLock。
• 场景：写操作需互斥。

4.2 共享锁（Shared Lock）

• 特点：允许多线程并发读，但排斥写。
• 实现：ReentrantReadWriteLock.ReadLock、Semaphore。
• 场景：读多写少（如缓存）。

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5. 按锁的实现机制划分

5.1 内置锁（Intrinsic Lock）

• 特点：JVM实现，自动管理锁获取与释放。
• 实现：synchronized关键字。
• 场景：简单同步需求。

5.2 显式锁（Explicit Lock）

• 特点：需手动管理，支持更多功能（如超时、中断）。
• 实现：ReentrantLock、StampedLock。
• 场景：复杂同步需求（如条件变量）。

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6. 按线程等待策略划分

6.1 自旋锁（Spin Lock）

• 特点：循环尝试获取锁，避免上下文切换。
• 实现：AtomicInteger的CAS操作。
• 场景：锁持有时间极短（如短循环内的原子操作）。

6.2 阻塞锁（Blocking Lock）

• 特点：获取失败时线程进入阻塞状态。
• 实现：synchronized、ReentrantLock.lock()。
• 场景：锁持有时间较长。

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7. 按锁的优化状态划分（针对synchronized）

7.1 偏向锁（Biased Locking）

• 特点：假设单线程访问，直接进入临界区。
• 场景：无竞争环境（如单例初始化）。

7.2 轻量级锁（Lightweight Locking）

• 特点：通过CAS竞争锁，失败则升级为重量级锁。
• 场景：低竞争环境。

7.3 重量级锁（Heavyweight Locking）

• 特点：依赖操作系统互斥量（Mutex），线程阻塞。
• 场景：高竞争环境。

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8. 按锁的应用策略划分

8.1 分段锁（Segment Lock）

• 原理：将数据分块，每块独立加锁（降低竞争）。
• 实现：ConcurrentHashMap（JDK 1.7及之前）。
• 场景：大数据量且并发更新频繁。

8.2 条件锁（Condition Lock）

• 特点：基于条件变量协调线程（如等待/唤醒）。
• 实现：Condition接口（配合ReentrantLock使用）。
• 场景：生产者-消费者模型。

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总结

• 选型建议：根据场景选择锁类型。例如，读多写少用ReadWriteLock，简单同步用synchronized，复杂需求用ReentrantLock。
• 注意事项：避免死锁（按顺序加锁）、活锁（随机退避）及锁粒度问题（过粗降低并发，过细增加开销）。

通过合理选择锁策略，可以在保证线程安全的同时最大化并发性能。