这是有关Java并发的总结，但是关于Java多线程、执行器、同步器框架内容太多。建议参考以下博客：
- java多线程学习（超详细吐血总结）
- Java并发之AQS详解
本篇博客主要梳理Java中锁的内容。平时经常听到各种锁的名称，数量众多，但是很多锁的名称是以不同角度来命名的。这些分类并不是全是指锁的状态，有的指锁的特性，有的指锁的设计。不同名称的锁其实是同一种设计理念，根据其应用场景不同而有不同的名称。
思维导图
一、从并发的设计理念来划分——悲观锁、乐观锁
如果将锁在宏观上进行大的分类，那么锁只有两类，即悲观锁和乐观锁。
悲观锁
悲观锁是就是悲观思想，即认为写多，遇到并发写的可能性高，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在读写数据的时候都会上锁，这样别人想读写这个数据就会block直到拿到锁。java中的悲观锁就是Synchronized,AQS框架下的锁则是先尝试cas乐观锁去获取锁，获取不到，才会转换为悲观锁，如RetreenLock。
乐观锁
乐观锁是一种乐观思想，即认为读多写少，遇到并发写的可能性低，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，采取在写时先读出当前版本号，然后加锁操作（比较跟上一次的版本号，如果一样则更新），如果失败则要重复读-比较-写（CAS）的操作。
乐观锁的实现思想--CAS（Compare and Swap）无锁技术
CAS并不是一种实际的锁，它仅仅是实现乐观锁的一种思想，java中的乐观锁（如自旋锁）基本都是通过CAS操作实现的，CAS是一种更新的原子操作，比较当前值跟传入值是否一样，一样则更新，否则失败。
另外，在Java中，java.util.concurrent.atomic包下的原子类也都是基于CAS实现的。
二、由ReentrantLock和synchronized实现的一系列锁
jdk1.5的java.util.concurrent并发包中的Lock接口和1.5之前的synchronized或许是我们最常用的同步方式，这两种同步方式特别是Lock的ReentrantLock实现，经常拿来进行比较，其实他们有很多相似之处，其实它们在实现同步的思想上大致相同，只不过在一些细节的策略上（诸如抛出异常是否自动释放锁）有所不同。
1、从其它等待中的线程是否按顺序获取锁的角度划分——公平锁、非公平锁
1）公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。
2）非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序，有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁。有可能，会造成优先级反转或者饥饿现象。
3）对于Java ReentrantLock而言，通过构造函数指定该锁是否是公平锁，默认是非公平锁。非公平锁的优点在于吞吐量比公平锁大。
4）对于Synchronized而言，也是一种非公平锁。由于其并不像ReentrantLock是通过AQS(AbstractQueuedSynchronizer)的来实现线程调度，所以并没有任何办法使其变成公平锁。
2、从能否有多个线程持有同一把锁的角度划分——独享锁、共享锁
1）独享锁是指该锁一次只能被一个线程所持有。
2）共享锁是指该锁可被多个线程所持有。
3）独享锁、共享锁的具体实现就是互斥锁和读写锁
- 互斥锁在Java中的具体实现就是ReentrantLock
- 读写锁在Java中的具体实现就是ReadWriteLock
4）对于Java ReentrantLock而言，其是独享锁。但是对于Lock的另一个实现类ReadWriteLock，其读锁是共享锁，其写锁是独享锁。读锁的共享锁可保证并发读是非常高效的，读写，写读 ，写写的过程是互斥的。
5）独享锁与共享锁也是通过AQS来实现的，通过实现不同的方法，来实现独享或者共享。
6）对于Synchronized而言，当然是独享锁。
3、从一个线程能否递归获取自己的锁的角度划分——可重入锁（递归锁）、不可重入锁
我们知道，一条线程若想进入一个被上锁的区域，首先要判断这个区域的锁是否已经被某条线程所持有。如果锁正在被持有那么线程将等待锁的释放，但是这就引发了一个问题，我们来看这样一段简单的代码：
public class ReentrantDemo {
private Lock mLock;
public ReentrantDemo(Lock mLock) {
this.mLock = mLock;
}
public void outer() {
mLock.lock();
inner();
mLock.unlock();
}
public void inner() {
mLock.lock();
// do something
mLock.unlock();
}
}当线程A调用outer()方法的时候，会进入使用传进来mlock实例来进行mlock.lock()加锁，此时outer()方法中的这片区域的锁mlock就被线程A持有了，当线程B想要调用outer()方法时会先判断，发现这个mlock这把锁被其它线程持有了，因此进入等待状态。我们现在不考虑线程B，单说线程A，线程A进入outer()方法后，它还要调用inner()方法，并且inner()方法中使用的也是mlock()这把锁，于是接下来有趣的事情就来了。按正常步骤来说，线程A先判断mlock这把锁是否已经被持有了，判断后发现这把锁确实被持有了，但是可笑的是，是A自己持有的。那你说A能否在加了mlock锁的outer()方法中调用加了mlock锁的inner方法呢？答案是如果我们使用的是可重入锁，那么递归调用自己持有的那把锁的时候，是允许进入的。
- 可重入锁：可以再次进入方法A，就是说在释放锁前此线程可以再次进入方法A（方法A递归）。
- 不可重入锁（自旋锁）：不可以再次进入方法A，也就是说获得锁进入方法A是此线程在释放锁之前唯一的一次进入方法A的机会。
1）对于Java ReentrantLock而言, 他的名字就可以看出是一个可重入锁，其名字是Re-entrant-Lock重新进入锁。
2）对于Synchronized而言,也是一个可重入锁。可重入锁的一个好处是可一定程度避免死锁。
下面这段代码演示了不可重入锁：
public class Lock{
private boolean isLocked = false;
public synchronized void lock()
throws InterruptedException{
while(isLocked){
wait();
}
isLocked = true;
}
public synchronized void unlock(){
isLocked = false;
notify();
}
}可以看到，当isLocked被设置为true后，在线程调用unlock()解锁之前不管线程是否已经获得锁，都只能wait()。
4*、从编译器优化的角度划分——锁消除、锁粗化
锁消除和锁粗化，是编译器在编译代码阶段，对一些没有必要的、不会引起安全问题的同步代码取消同步（锁消除）或者对那些多次执行同步的代码且它们可以可并到一次同步的代码（锁粗化）进行的优化手段，从而提高程序的执行效率。
锁消除
对一些代码上要求同步，但是被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行消除。锁消除的主要判断依据是来源于逃逸分析的数据支持，如果判断在一段代码中，堆上的所有数据都不会逃逸出去从而能被其他线程访问到，那就可以把他们当做栈上数据对待，认为他们是线程私有的，同步加锁自然就无需进行。
来看这样一个方法：
public String concatString(String s1, String s2, String s3)
{
StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append(s1);
sb.append(s2);
sb.append(s3);
return sb.toString();
}源码中StringBuffer 的append方法定义如下：
public synchronized StringBuffer append(StringBuffer sb) {
super.append(sb);
return this;
}可见append的方法使用synchronized进行同步，我们知道对象的实例总是存在于堆中被多有线程共享，即使在局部方法中创建的实例依然存在于堆中，但是对该实例的引用是线程私有的，对其他线程不可见。即上边代码中虽然StringBuffer的实例是共享数据，但是对该实例的引用确实每条线程内部私有的。不同的线程引用的是堆中存在的不同的StringBuffer实例，它们互不影响互不可见。也就是说在concatString()方法中涉及了同步操作。但是可以观察到sb对象它的作用域被限制在方法的内部，也就是sb对象不会“逃逸”出去，其他线程无法访问。因此，虽然这里有锁，但是可以被安全的消除，在即时编译之后，这段代码就会忽略掉所有的同步而直接执行了。
锁粗化
原则上，我们在编写代码的时候，总是要将同步块的作用范围限制的尽量小——只在共享数据的实际作用域中才进行同步，这样是为了使得需要同步的操作数量尽可能变小，如果存在锁禁止，那等待的线程也能尽快拿到锁。大部分情况下，这些都是正确的。但是，如果一系列的联系操作都是同一个对象反复加上和解锁，甚至加锁操作是出现在循环体中的，那么即使没有线程竞争，频繁地进行互斥同步操作也导致不必要的性能损耗。
举个案例，类似上面锁消除的concatString()方法。如果StringBuffer sb = new StringBuffer();定义在方法体之外，那么就会有线程竞争，但是每个append()操作都对同一个对象反复加锁解锁，那么虚拟机探测到有这样的情况的话，会把加锁同步的范围扩展到整个操作序列的外部，即扩展到第一个append()操作之前和最后一个append()操作之后，这样的一个锁范围扩展的操作就称之为锁粗化。
与锁粗化相对应的就是锁细化，对应的具体锁设计就是分段锁：
1）分段锁其实是一种锁的设计，并不是具体的一种锁，对于ConcurrentHashMap而言，其并发的实现就是通过分段锁的形式来实现高效的并发操作。
2）我们以ConcurrentHashMap来说一下分段锁的含义以及设计思想，ConcurrentHashMap中的分段锁称为Segment，它即类似于HashMap（JDK7与JDK8中HashMap的实现）的结构，即内部拥有一个Entry数组，数组中的每个元素又是一个链表；同时又是一个ReentrantLock（Segment继承了ReentrantLock)。
3）当需要put元素的时候，并不是对整个hashmap进行加锁，而是先通过hashcode来知道他要放在那一个分段中，然后对这个分段进行加锁，所以当多线程put的时候，只要不是放在一个分段中，就实现了真正的并行的插入。
4）但是，在统计size的时候，可就是获取hashmap全局信息的时候，就需要获取所有的分段锁才能统计。
5）分段锁的设计目的是细化锁的粒度，当操作不需要更新整个数组的时候，就仅仅针对数组中的一项进行加锁操作。
5、在不同的位置使用synchronized——类锁、对象锁
这是最常见的锁了，synchronized作为锁来使用的时候，无非就只能出现在两个地方（其实还能修饰变量，但作用是保证可见性，这里讨论锁，故不阐述）：代码块、方法（一般方法、静态方法）。由于可以使用不同的类型来作为锁，因此分成了类锁和对象锁。
下面代码涵盖了所有synchronized的使用方式：
public class Demo {
public Object obj = new Object();
public static synchronized void method1() { //静态同步函数,使用本类字节码做类锁（即Demo.class）
}
public void method2() {
synchronized (Demo.class) { //同步代码块，使用字节码做类锁
}
}
public synchronized void method3() { //同步函数，使用本类对象实例即this做对象锁
}
public void method4() {
synchronized (this) { //同步代码块，使用本类对象实例即this做对象锁
}
}
public void method5() {
synchronized (obj) { //同步代码块，使用共享数据obj实例做对象锁。
}
}
}三、对锁的不同效率进行的分类——偏向锁、轻量级锁和重量级锁
这三种锁是指锁的状态，并且是针对Synchronized。在Java 5通过引入锁升级的机制来实现高效Synchronized。这三种锁的状态是通过对象监视器在对象头中的字段来表明的。
- 偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁。降低获取锁的代价。
- 轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候，被另一个线程所访问，偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞，提高性能。
- 重量级锁是指当锁为轻量级锁的时候，另一个线程虽然是自旋，但自旋不会一直持续下去，当自旋一定次数的时候，还没有获取到锁，就会进入阻塞，该锁膨胀为重量级锁。重量级锁会让其他申请的线程进入阻塞，性能降低。
上面提到了自旋锁，在Java中，自旋锁是指尝试获取锁的线程不会立即阻塞，而是采用循环的方式去尝试获取锁，这样的好处是减少线程上下文切换的消耗，缺点是循环会消耗CPU。
由于不同的锁的实现原理不同，故它们的效率肯定也会不尽相同，那么我们在不同的应用场景下究竟该选择何种锁呢？基于这个问题，锁被分成了偏向锁、轻量级锁和重量级锁以便应对不同的应用场景。具体请参考：java 中的锁 -- 偏向锁、轻量级锁、自旋锁、重量级锁
四、数据库中常用到的锁——共享锁、排它锁
共享锁和排它锁多用于数据库中的事物操作，主要针对读和写的操作。而在Java中，对这组概念通过ReentrantReadWriteLock进行了实现，它的理念和数据库中共享锁与排它锁的理念几乎一致，即一条线程进行读的时候，允许其他线程进入上锁的区域中进行读操作；当一条线程进行写操作的时候，不允许其他线程进入进行任何操作。即读+读可以存在，读+写、写+写均不允许存在
- 共享锁：也称读锁或S锁。如果事务T对数据A加上共享锁后，则其他事务只能对A再加共享锁，不能加排它锁。获准共享锁的事务只能读数据，不能修改数据。
- 排它锁：也称独占锁、写锁或X锁。如果事务T对数据A加上排它锁后，则其他事务不能再对A加任何类型的锁。获得排它锁的事务即能读数据又能修改数据。
五、由于并发问题产生的“锁”——死锁、活锁
死锁
1、什么是死锁
所谓死锁是指多个线程因竞争资源而造成的一种僵局（互相等待），若无外力作用，这些进程都将无法向前推进。下面我通过一些实例来说明死锁现象。
先看生活中的一个实例，2个人一起吃饭但是只有一双筷子，2人轮流吃（同时拥有2只筷子才能吃）。某一个时候，一个拿了左筷子，一人拿了右筷子，2个人都同时占用一个资源，等待另一个资源，这个时候甲在等待乙吃完并释放它占有的筷子，同理，乙也在等待甲吃完并释放它占有的筷子，这样就陷入了一个死循环，谁也无法继续吃饭。
在计算机系统中也存在类似的情况。例如，某计算机系统中只有一台打印机和一台输入 设备，进程P1正占用输入设备，同时又提出使用打印机的请求，但此时打印机正被进程P2 所占用，而P2在未释放打印机之前，又提出请求使用正被P1占用着的输入设备。这样两个进程相互无休止地等待下去，均无法继续执行，此时两个进程陷入死锁状态。
2、死锁形成的必要条件
产生死锁必须同时满足以下四个条件，只要其中任一条件不成立，死锁就不会发生：
- 互斥条件：进程要求对所分配的资源（如打印机）进行排他性控制，即在一段时间内某 资源仅为一个进程所占有。此时若有其他进程请求该资源，则请求进程只能等待。
- 不剥夺条件（非抢占）：进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他进程强行夺走，即只能 由获得该资源的进程自己来释放（只能是主动释放)。
- 请求和保持条件（持有并等待）：进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源 已被其他进程占有，此时请求进程被阻塞，但对自己已获得的资源保持不放。
- 循环等待条件：存在一种进程资源的循环等待链，链中每一个进程已获得的资源同时被 链中下一个进程所请求。即存在一个处于等待状态的进程集合{Pl, P2, ..., pn}，其中Pi等 待的资源被P(i+1)占有（i=0, 1, ..., n-1)，Pn等待的资源被P0占有。
活锁
活锁和死锁在表现上是一样的两个线程都没有任何进展，但是区别在于：
1）死锁，两个线程都处于阻塞状态，说白了就是它不会再做任何动作，我们通过查看线程状态是可以分辨出来的。
2）活锁，并不会阻塞，而是一直尝试去获取需要的锁，不断的try，这种情况下线程并没有阻塞所以是活的状态，我们查看线程的状态也会发现线程是正常的，但重要的是整个程序却不能继续执行了，一直在做无用功。
举个生动的例子的话，两个人都没有停下来等对方让路，而是都有很有礼貌的给对方让路，但是两个人都在不断朝路的同一个方向移动，这样只是在做无用功，还是不能让对方通过。
