漫画：Java 那么多锁，能锁住灭霸吗？

作者 | Isabella

责编 | 伍杏玲

上回码仔讲过几种锁，还记得不？

一脸懵的都去复习！

码妞问过： Java的一堆锁是干嘛的？能锁住体重吗？

上次答应说还要讲后一半的~

这个图是不是比上次的好看点？

自旋？

自旋锁

如果此时拿不到锁，它不马上进入阻塞状态，而愿意等待一段时间。

如果循环一定的次数还拿不到锁，那么它才会进入阻塞的状态，循环的次数是可以人为指定的。

• 自旋锁🌰

有一天去全家买咖啡，服务员说真不巧，前面咖啡机坏了，现在正在修，要等10分钟喔，恰好没什么急事，那就等吧，坐到一边休息区等10分钟（其它什么事都没做）。这个就是自旋锁（自己空转一会儿）

觉得有点浪费时间？如果你等了15分钟，还没修好，那你可能不愿意继续等下去了（15分钟就是设定的自旋等待的最大时间）

上面说自旋锁循环的次数是人为指定的，而自适应旋转锁，就厉害了，它不需要人为指定循环次数，它自己本身会判断要循环几次，而且每个线程可能循环的次数也是不一样的。

如果这个线程之前拿到过锁，或者经常拿到一个锁，那它自己判断下来再次拿到这个锁的概率很大，循环次数就大一些；如果这个线程之前没拿到过这个锁，那它就没把握了，怕消耗CPU，循环次数就小一点。

它解决的是“锁竞争时间不确定”的问题，但也不一定它自己设定的一定合适。

• 自适应旋转锁🌰

还是前面去全家等咖啡的栗子吧，要是等到5分钟，还没修好，你目测10分钟里也修不好，就不再等下去了（循环次数小）；

要是等了10分钟了，服务员说非常抱歉，快了快了，再1分钟就可以用了，你也还不急，都已经等了10分钟了，就多等一会儿嘛（循环次数大）。

这个是自旋锁的简单代码实现：

public class SpinLock {
     private AtomicReference<Thread> cas = new AtomicReference<Thread>();
     public void lock() {
         Thread current = Thread.currentThread();
         // 利用CAS
         while (!cas.compareAndSet(null, current)) {
             // DO nothing
         }
     }
    public void unlock() {
         Thread current = Thread.currentThread();
         cas.compareAndSet(current, null);
     }
}

稍微分析下：

• lock()方法利用CAS，当第一个线程A获取锁的时候，能够成功获取到，不会进入while循环；

• 如果此时线程A没有释放锁，另一个线程B又来获取锁，此时由于不满足CAS，所以就会进入while循环；

• 然后线程B会不断判断是否满足CAS，直到A线程调用unlock方法释放了该锁，它才能获取锁。

• 主要存在以下问题：

1. 如果某个线程持有锁的时间过长，就会导致其它等待获取锁的线程进入循环等待，消耗CPU。使用不当会造成CPU使用率极高。

2. 本身无法保证公平性，即无法满足等待时间最长的线程优先获取锁。不公平的锁就会存在“线程饥饿”问题。

3. 无法保证可重入性。基于自旋锁，可以实现具备公平性和可重入性质的锁。

后面这几个以后有空再详细来说。

自旋锁 Vs 阻塞锁

• 阻塞的例子

去一个热门饭店吃饭，到了门口一看，门口的座位坐满了人。这咋整……服务员说，您可以先拿个号，小票上扫个二维码，关注咱们，轮到您了，服务号里就会有提示哒（很熟悉是不是？）

然后你就先取了号去逛逛周围小店去了，等轮到你了，手机里收到一条服务提醒消息，到你啦。这时你再去，就可以进店了。

这就是阻塞的过程。

那自旋呢？

就是你自己其它事情都不做，等在那里，就像去超市排队结账一样，你走开的话是没有人会通知你的，只能重新排队，需要自己时刻检查有没有排到（能不能访问到共享资源）。

这里插播一下：

阻塞或唤醒一个Java线程需要操作系统切换CPU状态来完成，这种状态转换需要耗费处理器时间。

来看看自旋和阻塞的比较：

只升不降的锁状态

锁主要存在四种状态：“无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态、重量级锁状态”。

其实这四种状态都不是Java语言中的锁，而是JVM为了提高锁的获取与释放效率而做的优化（使用Synchronized时）。

它们会随着竞争的激烈而逐渐升级，并且是不可逆的升级。

升级过程是这样的：

• 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁

关于无锁

如果一个方法本来就不涉及共享数据，那它自然就无须任何同步措施去保证正确性，因此会有一些代码天生就是线程安全的。

它没有对资源进行锁定，所有的线程都能访问并修改同一个资源，但同时只有一个线程能修改成功。

CAS算法即Compare and Swap（比较与交换），就是有名的无锁算法。

状态还是详细比较下吧~

例如，你经常去一家店坐在同一个位置吃饭，老板已经记住你啦，每次你去的时候，只要店里客人不多，老板都会给你留着那个座位，这个座位就是你的“偏向锁”，每次只有你这一个线程用。

有一天你去的时候，店里已经坐满了，你的位置也被别人坐了，你只能等着（进入竞争状态），这时那个座位就升级到“轻量级锁”了。

要是那个座位特别好（临窗风景最佳，能隔江赏月）每次你到的时候，都有其他好几个人也要去抢那个位置，没坐到那个位置就不吃饭了>_< 那时那个座位就升级到“重量级锁”了。

是不是好理解啦？

共享 or 独享？

狮子们集体喝水😄 小河是共享资源~要是一只狮子想独享资源，就……还是专业地讲下概念：

例如，每个礼拜小组的各个成员要共同填一份周报表格，要是每个人打开的时候，可以加一个写锁，即你在写的时候，别人不能修改，这就是独享锁（写锁）； 但是这份表格大家可以同时打开，看到表格内容（读取数据），正在改数据的人可以对这份表格加上共享锁，那这个锁就是共享锁。

小总结

对Java的各种锁概念做了下整理，写了些自己的理解， 还有很多基础方面，比如Java的对象头、对象模型（都比较基础）、锁的优化、各类锁代码实现等，后续再补充下。有很多公号有很多高水平的文章，需要理解和练习的有太多。

好嘛，都讲累了，我要先休息休息~

作者简介：公众号码个蛋，码上养成好习惯。

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