锁

乐观锁 & 悲观锁

    悲观锁：线程在获取资源前，一定要显示的对资源加锁，适用完成后再释放。比如Java 的 synchronized

    乐观锁：获取时不加锁，如果需要更新资源状态，再判断资源是否被修改过

    乐观锁适合读操作较多的场景，较少的加锁开销（同悲观锁比较）能提升读取性能

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自旋锁

    线程切换时，操作系统需要在用户态和内核态之间切换，如果同步的代码比较简单，那么让线程继续占用CPU，比阻塞后切换的消耗通常会更少。这种空转的锁，就是自旋锁。

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公平锁 & 非公平锁

    公平锁：按申请顺序获取锁；吞吐率不如非公平锁，但保证每个线程最终都能获得锁

    非公平锁：申请锁时如果获取成功，就获得锁；减少线程切换次数，吞吐率高，可能有线程“饿死”

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可重入锁 & 非可重入锁

    可重入锁 是指 一个线程持有一个锁时，在锁释放之前，允许这个线程能够多次进入这个锁管理的临界区内

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独享锁 & 共享锁

    仅允许一个线程持有锁 & 多个线程同时持有一个锁，读写锁是典型的 独享锁 & 共享锁

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偏向锁 & 轻量级锁 & 重量级锁

    这是在JVM中实现的三种不同级别的锁。

    偏向锁：为了在无竞争情况下消除同步操作的消耗。这种锁会偏向第一个申请资源的线程，只要没有其他线程申请该资源，偏向锁将永远不需要释放。可以提高带有同步但无竞争的程序的性能。

    轻量级锁：“轻量”是相对于使用操作系统互斥量实现的重量级锁而言的。它的目的是在没有多线程竞争的情况下，减少重量级锁产生的消耗。

    重量级锁：使用操作系统互斥量实现，消耗较多。

    基于一些研究，人们发现 “synchronization” 常常用于一些并不需要重量级锁的场景，如 实际上并没有资源竞争的情况，以及 实际更适于使用自旋锁的情况。基于此，Java 1.6 引入了偏向锁（Biased Locking）和 轻量级锁（Lightweight Locking）。

    线程在竞争资源的过程中，锁的类型会按照 偏向锁 -> 轻量级锁-> 重量级锁 这样的顺序升级，但并不存在降级。那么锁是如何升级的呢？我们首先了解一下Java实现这三种锁的原理。

    HotSpot虚拟机中，在对象头中使用一个字长存储关于锁的信息，称为“Mark Word”

图1  mark word 的分布

    Mark Word 末尾三位 = “001” 时，表示对象“未加锁” 的状态，但禁用了偏向锁。

    Mark Word 末尾三位 = “101” 时，表示对象使用偏向锁，如果前几位不为0，则对象已被锁定，且持有锁的线程id保存在前几位。

    Mark Word 末尾两位 = “00” 时，表示对象处于被轻量级锁锁定的状态，前面空间存储了指向线程栈帧中锁记录（Lock Record）的指针。

    Mark Word 末尾两位 = “10” 时，表示对象处于被重量级锁锁定的状态，前面的空间存储了指向了重量级锁的指针。

Lock Record 是虚拟机在线程栈帧中分配的空间，用于存储持有对象锁的Mark Word的拷贝。

图2 Lock Record

偏向锁升级为轻量级锁：

图3 偏向锁->轻量级锁

轻量级锁升级为重量级锁：

图3 偏向锁->轻量级锁

参考：

《深入理解Java虚拟机：jvm高级特性&最佳实践》

http://www.cnblogs.com/dennyzhangdd/p/6734638.html

http://www.cnblogs.com/paddix/p/5405678.html

https://www.jianshu.com/p/1ea87c152413

https://tech.meituan.com/2018/11/15/java-lock.html

https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/biasedlocking-oopsla2006-preso-150106.pdf

https://www.oracle.com/technetwork/java/biasedlocking-oopsla2006-wp-149958.pdf