無鎖編程社區
『壹』 Java鎖有哪些種類，以及區別
一、公平鎖/非公平鎖
公平鎖是指多個線程按照申請鎖的順序來獲取鎖。
非公平鎖是指多個線程獲取鎖的順序並不是按照申請鎖的順序，有可能後申請的線程比先申請的線程優先獲取鎖。有可能，會造成優先順序反轉或者飢餓現象。
對於Java ReentrantLock而言，通過構造函數指定該鎖是否是公平鎖，默認是非公平鎖。非公平鎖的優點在於吞吐量比公平鎖大。
對於Synchronized而言，也是一種非公平鎖。由於其並不像ReentrantLock是通過AQS的來實現線程調度，所以並沒有任何辦法使其變成公平鎖。
二、可重入鎖
可重入鎖又名遞歸鎖，是指在同一個線程在外層方法獲取鎖的時候，在進入內層方法會自動獲取鎖。說的有點抽象，下面會有一個代碼的示例。
對於Java ReentrantLock而言, 他的名字就可以看出是一個可重入鎖，其名字是Re entrant Lock重新進入鎖。
對於Synchronized而言,也是一個可重入鎖。可重入鎖的一個好處是可一定程度避免死鎖。
synchronized void setA() throws Exception{
Thread.sleep(1000);
setB();
}
synchronized void setB() throws Exception{
Thread.sleep(1000);
}
上面的代碼就是一個可重入鎖的一個特點，如果不是可重入鎖的話，setB可能不會被當前線程執行，可能造成死鎖。
三、獨享鎖/共享鎖
獨享鎖是指該鎖一次只能被一個線程所持有。
共享鎖是指該鎖可被多個線程所持有。
對於Java
ReentrantLock而言，其是獨享鎖。但是對於Lock的另一個實現類ReadWriteLock，其讀鎖是共享鎖，其寫鎖是獨享鎖。
讀鎖的共享鎖可保證並發讀是非常高效的，讀寫，寫讀 ，寫寫的過程是互斥的。
獨享鎖與共享鎖也是通過AQS來實現的，通過實現不同的方法，來實現獨享或者共享。
對於Synchronized而言，當然是獨享鎖。
四、互斥鎖/讀寫鎖
上面講的獨享鎖/共享鎖就是一種廣義的說法，互斥鎖/讀寫鎖就是具體的實現。
互斥鎖在Java中的具體實現就是ReentrantLock
讀寫鎖在Java中的具體實現就是ReadWriteLock
五、樂觀鎖/悲觀鎖
樂觀鎖與悲觀鎖不是指具體的什麼類型的鎖，而是指看待並發同步的角度。
悲觀鎖認為對於同一個數據的並發操作，一定是會發生修改的，哪怕沒有修改，也會認為修改。因此對於同一個數據的並發操作，悲觀鎖採取加鎖的形式。悲觀的認為，不加鎖的並發操作一定會出問題。
樂觀鎖則認為對於同一個數據的並發操作，是不會發生修改的。在更新數據的時候，會採用嘗試更新，不斷重新的方式更新數據。樂觀的認為，不加鎖的並發操作是沒有事情的。
從上面的描述我們可以看出，悲觀鎖適合寫操作非常多的場景，樂觀鎖適合讀操作非常多的場景，不加鎖會帶來大量的性能提升。
悲觀鎖在Java中的使用，就是利用各種鎖。
樂觀鎖在Java中的使用，是無鎖編程，常常採用的是CAS演算法，典型的例子就是原子類，通過CAS自旋實現原子操作的更新。
六、分段鎖
分段鎖其實是一種鎖的設計，並不是具體的一種鎖，對於ConcurrentHashMap而言，其並發的實現就是通過分段鎖的形式來實現高效的並發操作。
我們以ConcurrentHashMap來說一下分段鎖的含義以及設計思想，ConcurrentHashMap中的分段鎖稱為Segment，它即類似於HashMap(JDK7與JDK8中HashMap的實現)的結構，即內部擁有一個Entry數組，數組中的每個元素又是一個鏈表;同時又是一個ReentrantLock(Segment繼承了ReentrantLock)。
當需要put元素的時候，並不是對整個hashmap進行加鎖，而是先通過hashcode來知道他要放在那一個分段中，然後對這個分段進行加鎖，所以當多線程put的時候，只要不是放在一個分段中，就實現了真正的並行的插入。
但是，在統計size的時候，可就是獲取hashmap全局信息的時候，就需要獲取所有的分段鎖才能統計。
分段鎖的設計目的是細化鎖的粒度，當操作不需要更新整個數組的時候，就僅僅針對數組中的一項進行加鎖操作。
七、偏向鎖/輕量級鎖/重量級鎖
這三種鎖是指鎖的狀態，並且是針對Synchronized。在Java
5通過引入鎖升級的機制來實現高效Synchronized。這三種鎖的狀態是通過對象監視器在對象頭中的欄位來表明的。
偏向鎖是指一段同步代碼一直被一個線程所訪問，那麼該線程會自動獲取鎖。降低獲取鎖的代價。
輕量級鎖是指當鎖是偏向鎖的時候，被另一個線程所訪問，偏向鎖就會升級為輕量級鎖，其他線程會通過自旋的形式嘗試獲取鎖，不會阻塞，提高性能。
重量級鎖是指當鎖為輕量級鎖的時候，另一個線程雖然是自旋，但自旋不會一直持續下去，當自旋一定次數的時候，還沒有獲取到鎖，就會進入阻塞，該鎖膨脹為重量級鎖。重量級鎖會讓其他申請的線程進入阻塞，性能降低。
八、自旋鎖
在Java中，自旋鎖是指嘗試獲取鎖的線程不會立即阻塞，而是採用循環的方式去嘗試獲取鎖，這樣的好處是減少線程上下文切換的消耗，缺點是循環會消耗CPU。
典型的自旋鎖實現的例子，可以參考自旋鎖的實現
『貳』 多線程高並發之Synchronized鎖及其膨脹
在並發編程中，synchronized鎖因其使用簡單，在線程間同步被廣泛應用。下面對其原理及鎖升級過程進行探究。
當實例方法被synchronized修飾時，通過當前實例調用此方法的所有線程共用一把鎖，不同對象調用此方法線程間互不影響。
當使用synchronized鎖修飾實例方法，鎖添加在當前類的實例上，有多少個實例可添加多少把鎖。
修飾代碼塊比修飾方法顆粒度更小。當實例方法代碼塊被synchronized修飾時，通過當前實例調用此方法的所有線程共用一把鎖，不同對象調用此方法線程間互不影響。
當使用synchronized鎖修飾代碼塊，鎖添加在當前類的實例上，有多少個實例可添加多少把鎖。
當靜態方法被synchronized修飾時，整個JVM所有調用此方法的線程均受同一個鎖的約束。
當使用synchronized鎖修飾靜態方法，鎖添加在當前類的類對象上，最多添加一把鎖。
Java 8所使用的synchronized鎖是經過優化後的，存在偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖等狀態。
線程間不存在鎖的競爭行為，至多隻有一個線程有獲取鎖的需求，常見場景為單線程程序。
判斷是不是偏向鎖的標識是查看調用此方法的線程是否有且僅有一個。
在多線程編程里，被鎖修飾的方法僅被單一線程調用幾乎不存在，因此偏向鎖比較雞肋：如果能夠明確單一線程調用目標方法，使用無鎖編程更為合適。
無鎖與偏向鎖的性能差異非常接近，幾乎可以忽略不計。
線程間存在鎖的偽競爭行為，即同一時刻絕對不會存在兩個線程申請獲取鎖，各線程盡管都有使用鎖的需求，但是是交替使用鎖。
當有兩個及以上線程調用被鎖修飾的方法時，那麼至少能確定是輕量級鎖。
輕量級鎖由於同一時刻不存在兩個線程互相競爭鎖，因此不存在線程阻塞-喚醒的上下文切換，因此性能相對重量級鎖要高很多。
線程間存在鎖的實質性競爭行為，線程間都有獲取鎖的需求，但是時間不可交錯，互斥鎖的阻塞等待。
當能夠肯定至少有兩個及以上線程調用被鎖修飾的方法時，線程調用方法是隨機的，那麼大概率是重量級鎖。
重量級鎖由於涉及到線程阻塞-喚醒的上下文切換，造成相比較與無鎖狀態，效率低很多。
synchronized鎖是非公平鎖，沒有FIFO隊列機制保障競爭鎖的線程一定有幾率獲得鎖。
synchronized鎖是可重入鎖，可重入意味著嵌套調用不會產生死鎖問題。
synchronized鎖是一種悲觀鎖，通過加鎖實現線程間同步。
在多線程環境下，如果使用synchronized鎖，那麼大概率會升級到重量級鎖。偏向鎖和輕量級鎖非刻意為之，很難存在，更大的意義是對比幫助理解重量級鎖的性能。
重量級鎖盡管會對性能產生很大影響，但是依舊是解決線程間同步的有效手段。
當被鎖修飾的方法或者代碼塊執行時間較長時，選用基於線程阻塞-喚醒切換上下文的方式進行線程同步效率相對較高。
當被鎖修飾的方法或者代碼塊執行時間較短時，應選用其它替代鎖，比如自旋鎖等。
在實際多線程場景開發中，synchronized鎖大概率會升級到重量級鎖，因其單向升級的特點，重量級狀態的synchronized鎖可能會對實際業務的並發產生不利影響，手動選用其它鎖可能會更合適。
synchronized鎖僅可用於解決同一進程內不同線程間同步，對於分布式項目跨進城線程同步依賴於分布式鎖，synchronized鎖更多的意義是理解鎖的過程。
『叄』 多線程編程的時候，使用無鎖結構會不會比有鎖結構更加快
這個問題不能一概而論：
多線程編程的時候，採用無鎖結構的目的，主要是為了解決以下一個或幾個問題：
1：異常情況下可能導致的死鎖
2：加鎖粒度太大導致的阻塞
3：加解鎖導致的資源消耗和上下文切換消耗
4：出現優先順序反轉，或者鎖護送的現象
5：等等...
可以看到，無鎖結構比有鎖結構減少資源消耗（某種意義上也就是時間消耗）只是一方面。
從程序設計上來說，實現無鎖結構的代碼要比有鎖結構更為復雜，復雜度的增加也會導致執行時間增加。這個無法一概而論。最重要的還是根據你自己的業務場景和需要來選擇有鎖還是無鎖
『肆』 多核處理器中的「核」指的是甚麼
所謂多核處理器，簡單說就是在一塊CPU基板上集成多個處理器核心，通過並行匯流排將各處理器核心連接起來的，工作速度快