Java并发：乐观锁、悲观锁与自旋锁解析

本文主要介绍了Java并发编程中的几种锁机制，包括乐观锁、悲观锁、自旋锁，以及重点讨论了Synchronized同步锁的工作原理和不同锁状态，如无锁状态、偏向锁、轻量级锁和重量级锁。 1. Java锁： - **乐观锁**：乐观锁假设很少发生并发冲突，所以在读取数据时不加锁，只有在更新数据时才会检查是否有其他线程修改过数据，通常通过版本号或时间戳实现。 - **悲观锁**：悲观锁假设会发生并发冲突，因此在读取数据时立即加锁，防止其他线程修改数据，如数据库的事务隔离级别中的读已提交（Read Committed）或可重复读（Repeatable Read）。 - **自旋锁**：当持有锁的线程很快就能释放锁时，其他等待的线程不会被挂起，而是不断地检查锁是否可用，这就是自旋锁。自旋锁适用于锁的持有时间很短的情况，否则会浪费CPU资源。 2. **Synchronized同步锁**： - **核心组件**：包括WaitSet（等待集）、ContentionList（竞争队列）、EntryList（进入队列）、OnDeck（当前竞争线程）、Owner（锁拥有者）和!Owner（释放锁的线程）等概念，这些是Java Monitor模型的一部分。 - **实现**：Synchronized通过JVM内部的Monitor实现，当线程试图进入同步块时，会被放入ContentionList，然后有机会成为EntryList的成员，最终竞争锁成为OnDeck，成功获取锁的线程成为Owner。 3. **锁的状态**： - **无锁状态**：没有任何线程持有锁。 - **偏向锁**：锁偏向于第一个获得它的线程，后续该线程再次尝试获取锁时，无需进行CAS操作，提高了性能。如果其他线程尝试获取锁，则会升级为轻量级锁。 - **轻量级锁**：在多线程竞争不激烈时使用，依赖于CAS操作，避免了线程上下文切换的开销。如果多个线程同时尝试获取锁，轻量级锁将升级为重量级锁。 - **重量级锁**：依赖于操作系统Mutex Lock，线程会从用户态转为核心态，性能开销大。当一个线程持有锁，其他线程被挂起等待，直到锁被释放。 Java的锁机制是为了解决多线程环境下资源的并发访问问题，通过不同的锁类型和状态，适应不同场景的需求，以平衡并发性能和资源的正确性。在设计和优化并发程序时，理解这些锁机制的原理和特性是非常重要的。